Tirage thermique - effet cheminée

[Wöler]

Bonjour,

J'aurais souhaité obtenir un éclaircissement sur le phénomène de tirage thermique dans le cas de l'effet cheminée.

L'air chaud monte car moins dense que l'air plus froid (Poussée d'Archimède). Jusque là tout va bien.

On dit que le tirage thermique d'une cheminée résulte d'une convection naturelle. Seules les différences de température et donc de densité suffisent à mettre en Marche ce mouvement de convection. OK. Donc, si je comprends bien, il n'y a aucun gradient de pression dans le cas d'une convection naturelle. En gros la pression est la même partout quelque soit la température.

Dans le cas d'une cheminée, il y a pourtant une dépression en bas de la colonne du conduit de cheminée par rapport à la pression de la pièce accueillant le foyer (densité de l'air chaud plus faible donc pression de la colonne plus faible qu'à l'extérieur) . Même si ce phénomène est naturel, on ne peut selon moi pas considérer qu'il s'agisse seulement de convection naturel car il y a un gradient de pression. Tout cela n'est peut-être que de la littérature mais je voulais être sûr que mon propos n'est pas érroné.

De plus, je ne vois pas vraiment pourquoi on dit simplement que l'effet de cheminée est dû à la poussée d'Archimède. Mais au vu du nombre d'articles que j'ai lus et qui résume l'effet de cheminée à cette fameuse poussée d'Archimède, je me dis que mon raisonnement a ses limites.

Pour moi, c'est la dépression qui suffit à mettre en mouvement l'air de la conduite de la cheminée. La poussée d'Archimède permettant néanmoins l'extraction des fumées les plus chaudes de manière préférentielle.

Dans une pièce, le mouvement de convection se fait naturellement avec l'air chaud qui monte en même temps que l'air froid descend.

Mais dans le cas d'une cheminée. L' air froid extérieur ne remplace pas l'air chaud par convection naturelle mais par dépression. En effet, il remonte dans la cheminée et ne descend pas, ce n'est donc pas la poussée d'Archimède qui joue ici.

Si vous pouviez me dire où se trouvent les limites de mon raisonnement et les bonnes remarques.

En vous remerciant.

Cordialement.
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[Dynamix]

Salut

Si tu place un ballon dans ta cheminée , il va monter sous l' effet de la poussée d' Archimède .
En même temps il va faire piston et diminuer la pression dans la pièce .
Archimède fait monter l' air , ce qui provoque une dépression .

[Geo77b]

Bonjour,

On dit que le tirage thermique d'une cheminée résulte d'une convection naturelle. Seules les différences de température et donc de densité suffisent à mettre en Marche ce mouvement de convection. OK. Donc, si je comprends bien, il n'y a aucun gradient de pression dans le cas d'une convection naturelle. En gros la pression est la même partout quelque soit la température.

Les différences de température et donc de densité suffisent à créer un gradient de pression
Si on a deux cheminées, l'une contenant de l'air chaud, l'autre de l'air froid, la pression est plus élevée en bas de celle contenant l'air froid.
Si on les relient en bas avec un tuyau, la pression dans le tuyau est élevée côté froid et faible côté chaud, càd différence de pression et donc mise en mouvement de l'air dans le tuyau.
Dans le cas d'une convection naturelle sans cheminée, les parties chaudes se comportent comme une cheminée (colonne) d'air chaud. La poussée d'Archimède résulte d'une différence de pression.

D'un autre côté, si on mélange un gaz léger (H2) avec un gaz lourd (CO2) dans un récipient, je ne pense pas que le gaz léger va monter en haut, le mélange restera homogène.

[Dynamix]

Si on a deux cheminées, l'une contenant de l'air chaud, l'autre de l'air froid, la pression est plus élevée en bas de celle contenant l'air froid.

NON
La pression atmosphérique est fonction de l' altitude .
Même altitude , même pression , peu importe la température .

[A voir en vidéo sur Futura]

[Geo77b]

La pression atmosphérique est fonction de l' altitude .
Même altitude , même pression , peu importe la température .

Comment expliquer alors les anticyclones/dépressions, le vent, les variations du baromètre ?
Si à la place de l'air froid dans la cheminée, on met de l'eau, aura-t-on toujours la même pression en bas de la cheminée ou varie-t-elle en fonction de la densité du contenu. L'air froid est plus dense que l'air chaud.
Pour calculer la variation de pression dans une colonne : ΔP = ρgΔh
où ρ est la densité.

[Wöler]

Bonjour,

Merci pour vos réponses.

J'avais effectivement une incohérence dans mon raisonnement. La différence de température et donc de densité suffit à créer un gradient de pression et donc un mouvement du fluide de façon naturel. La convection forcée étant créée directement par un gradient de pression imposé contrairement à la convection naturelle où le gradient de pression est une conséquence d'un déséquilibre de densité.

NON
La pression atmosphérique est fonction de l' altitude .
Même altitude , même pression , peu importe la température

J'aurais tendance à être du côté de Geo77b.

La pression à la même hauteur z d'une colonne d'air froid est plus grande que celle d'une colonne d'air chaud (ces deux colonnes ayant également la même hauteur). La pression dépend également de la densité (ou masse volumique). Pression hydrostatique P=rho*g*h

Cordialement.

[Wöler]

Merci Geo77b,

J'ai répondu sans avoir vu votre nouvelle réponse qui confirme donc ce que je viens de dire plus haut.

[gts2]

La pression dépend également de la densité (ou masse volumique). Pression hydrostatique P=rho*g*h.

Cela est la différence de pression entre le haut et le bas de la cheminée, si vous dites que la pression en bas est plus grande pour de l'air froid, cela sous-entend que vous considérez qu'il y a la même pression en haut parce que les deux cheminées ont la même hauteur.
Pourquoi le raisonnement tenu en haut ne pourrait-il être tenu en bas ?

[Geo77b]

Pourquoi le raisonnement tenu en haut ne pourrait-il être tenu en bas ?

Voulez-vous dire : puisque le bas des cheminées est à même hauteur, pourquoi les pressions en bas ne sont-elles pas égales ?

Le haut des cheminées est en communication avec l'atmosphère et la pression en ce point ne dépend pas du contenu des cheminées (la pression résulte du poids de l'air situé au-dessus du point considéré),
Si le bas des cheminées n'est pas en communication avec l'atmosphère, les pressions sont bien différentes en bas à l'intérieur, suivant calcul.
Si on met le bas des cheminées en communication avec l'atmosphère également, la différence de pression causera un déplacement d'air, et si on n'entretient pas le déséquilibre en température à l'intérieur, l'équilibre finira par se faire après évacuation de l'air chaud, et donnera une égalité de pression en bas.

[gts2]

On est d'accord.

[FC05]

NON
La pression atmosphérique est fonction de l' altitude .
Même altitude , même pression , peu importe la température .

Oui, en statique, mais là tout bouge et en plus il y a un apport d'énergie au niveau du feu.

On est typiquement en hors équilibre, j'avais essayé de faire des calcul avec Bernoulli sur des tours de centrale nucléaire et ça ne collait pas avec les données officielles.

[gts2]

Les tours de centrale nucléaire, il y a de l'évaporation en plus.

[Gilgamesh]

NON
La pression atmosphérique est fonction de l' altitude .
Même altitude , même pression , peu importe la température .

Nope, les surfaces isobares ondulent avec l'altitude.

[gts2]

On était en train de parler de cheminées ...

[Gilgamesh]

Ah oui, my bad j'ai dégainé trop vite.

[Geo20]

Bonjour

Je suis ramoneur de profession et j'avais une question à poser au sujet de ce fameux tirage thermique. Lorsqu'un poêle à bois ou un insert de cheminée sont directement connectés au vide sanitaire pour permettre le tirage , cela ne devrait-il pas justement l'amoindrir puisque l'air du vide sanitaire est froid, est censé remonté dans le poêle ( comment lorsque le poêle est chaud ou a température ambiante ?) se réchauffer et ensuite subir la fameuse poussée d'Archimède dont vous parlez ?
Deuxième question : Pourquoi lorsque une VMC est branchée dans une pièce où il y a une cheminée bois cela inverse-t'il le tirage et comment y remédier ?
Merci d'avance

Cordialement

Geo20

[gts2]

Bonjour,

Pour ce qui est du vide sanitaire, je suppose que :
1- il permet un apport d'air plus facile (aération du vide sanitaire)
2- de ne pas consommer l'oxygène de la pièce

Pour la VMC : pour aspirer l'air, la VMC met la pièce en dépression (faible !) ce qui s'oppose au mouvement de l'air dans la cheminée

[Geo20]

Merci pour ta réponse Gts2. Excuse ma naïveté et si ma question manque de logique, mais par rapport à ce que vous disiez sur le phénomène de la poussée d'Archimède, si l'air du vide sanitaire est froid, comment celui-ci peut-il remonter jusqu'au poêle ? Le différentiel de température serait suffisant ? La pièce située au-dessus étant plus chaude que le vide sanitaire comment le phénomène de remontée d'air froid est-il possible pour permettre le tirage du poêle, ou de l'insert ?

[XK150]

Il est recommandé d'avoir une arrivée d'air extérieur , au minimum de la section de celle de la cheminée , peut importe où elle est placée , ai je envie de dire .
La dépression créée par la cheminée va permettre l'alimentation en air nouveau .
Ma chaufferie est dans un local à 2 portes et 2 fenêtres 40 * 40 cm : je ferme les 2 portes , les 2 fenêtres , mais je laisse une fenêtre déverrouillée s'ouvrant facilement sur ses gonds :
Au démarrage du brûleur , cette fenêtre s'entrouvre toute seule de 10 cm environ .

[Geo77b]

... la poussée d'Archimède, si l'air du vide sanitaire est froid, comment celui-ci peut-il remonter jusqu'au poêle ?

Pour se faire une idée, on peut remplacer, par la pensée, l'air froid (plus lourd) situé à l'extérieur de l'habitation et dans le vide sanitaire par de l'eau, l'air chaud (plus léger) dans la cheminée, restant de l'air. L'eau, par son poids va pousser l'air vers le haut, comme si on avait une bulle d'air au fond de l'eau, subissant la poussée d'Archimède.
Une colonne d'air froid à l'intérieur amoindri le tirage, mais plus l'entrée d'air est basse, plus la pression de l'air à cet endroit est élevée. Une colonne d'air froid extérieur compense cette colonne d'air froid intérieur.
Quand cet air est réchauffé par le poêle, il est plus léger, il passe dans la cheminée, la pression à la sortie du poêle diminue.