Pb sur l'échauffement

[inviteead871d5]

Bonjour à tous et à toutes,

je débute en thermique, je suis plutôt élec, je cherche à déterminer la température d'un conducteur électrique soumis à son courant nominal.

je procéde par l'analogie circuit électrique <=> thermique.

dans un premier temps j'ai fait la simulation pour un conducteur de cuivre sans isolant:

Longueur=50m,
Hauteur=3mm,
Largeur=20mm,
puissance dissipée:378,1W

j'ai trouvé un échauffement de 21°K environ par le calul, et par la simulation du schéma électrique.

Pour le cas avec isolant, il faut prendre un modéle à deux corps je suppose (bien?), mais j'ai pas souhaité passer par le calcul (fainéant), et j'ai un peu de mal pour trouver les infos sur l'isolant (PVC).

J'ai trouvé une conductivité thermique de 0.03 W/(m.K), une masse volumique de 1400 Kg/m3, et il me manque la capacité thermique massique...

Quelqu'un peut il vérifier les valeurs que j'ai svp, ainsi que le premier résultat?

Merci par avance


PS pour modo: je suis dans la bonne section?
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[HarleyApril]

tu n'es pas dans la bonne section, ce n'est pas de la chimie
il faudrait voir en technologie ou en physique
je déplace de ce pas
pour la modération

[calculair]

comment as tu fait ??

[inviteead871d5]

pour la puissance dissipée j'ai fait RI² (connaissant la section et la longeur du conducteur, et le courant (142A))

ensuite pour le schéma j'ai une source et un condo et un résistance en parallèle.

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

pour la puissance dissipée j'ai fait RI² (connaissant la section et la longeur du conducteur, et le courant (142A))

ensuite pour le schéma j'ai une source et un condo et un résistance en parallèle.

OK , je te faits cofiance pour la puissance dissipée, mais comment tu as calculé l'elevation de temperature du fil ?

[inviteead871d5]

T°=PxRth

j'ai bon?

[invitee05a3fcc]

Pour déterminer Rth, il faudrait savoir dans quel environnement se trouve le fil? Dans le vide? enroulé sur un touret avec un isolant? Dans un courant d'air à -10°?

Pour info, un prolongateur 50 mètres 3*2,5² qui fait (en 230V) 3500W déroulé ne fait que 1200W enroulé.

[inviteead871d5]

c'est un conducteur de cuivre nu (comme dit plus haut), pour une température ambiante de 35°C.

on a une surface de contacte de 2300120mm², une conductivité thermique de 390W/(m.°K) d'où une résistance thermique de 0.055738452 K/W


pour la partie isolant c'est toujours un fil droit dans l'air, avec un isolant PVC(souple), dans ce cas je considère que le cuivre n'a aucun echange avec l'air ambiant.

Merci
A+

[invitee05a3fcc]

avec un isolant PVC(souple), dans ce cas je considère que le cuivre n'a aucun echange avec l'air ambiant.

La résistance thermique est alors infinie et la température du fil ... infinie !

C'est quoi le but de ces élucubrations?

[inviteead871d5]

La résistance thermique est alors infinie et la température du fil ... infinie !

C'est quoi le but de ces élucubrations?

Pourquoi est-elle infinie? c'est uniquement le cuivre qui n'a aucun contact avec l'air pas l'isolant!!

[inviteead871d5]

pas d'idée?
je pense que ce que j'ai fait sur le cuivre nu est "bon", mais avec de l'isolant je ne suis pas sur de mes données...

[inviteead871d5]

personne n'a d'idée sur la résistance thermique du PVC?

[Zozo_MP]

Bonjour
La résistance thermique des PVC est très basse moins de 150°. Le PVC est amorphe dans la majorité des cas. A température ambiante 23 à 25 °C , la phase amorphe le rend rigide. La température de transition vitreuse (Tg) se situe vers les 75 °C. L'addition de plastifiant permet de diminuer la Tg.

On peut retenir que les températures d'utilisation 0 ° à +60° et –40 ° à + 95 ° pour les PVC surchlorés.

Le coefficient de conductivité thermique (0,17 W/mC°) est légèrement inférieur à celui du bois (0,23 W/mC°).

En thermoformage la température d'utilisation et de 90 à 110° : température à laquelle le pvc devient très maléable et peut même couler sous son propre poids comme un bulle de savon.

La teneur en chlore du PVC en fait un matériau difficilement inflammable. La température nécessaire pour provoquer l’inflammation du PVC est relativement élevée (330°C à 400°C).
Un point important a rappeller le PVC brûle dans une flamme mais ne brûle pas en lui-même.
Une fois enflammés, la plupart des objets en PVC sont auto-extinguibles (s’éteint automatiquement) et ne brûlent pas entièrement.

Cordialement

[inviteead871d5]

merci pour la réponse,

encore une question, la conductivité thermique correspond à l'aptitude d'un matériau à conduire la chaleur, exact?
mais est-ce dans l'air? d'un solide à un autre? (mon cas)

A+

[Zozo_MP]

Bonjour

On peut le voir comme cela mais regardez plutôt ICI, c'est bien expliqué.

On peut dire en faisant un sérieux raccourci que peu importe, si c'est de l'air chaud à 150° ou un morceau de métal ou autre matériau qui est la source de chaleur.

Cordialement

[inviteead871d5]

donc en gros pour le cas d'un conducteur cuivre avec isolant PVC la température de l'âme sera principalement déterminée par l'isolant?

[Zozo_MP]

Bonjour

Je ne peux pas te suivre dans ce raisonnement pour les raisons suivantes mais d'autres forumeurs te l'expliquerait mieux que moi.

L'isolant dans ton cas est d'abord et avant tout un isolant électrique et accessoirement thermique.

Le PVC est aussi utilisé car autoextengible (contrairement ou dans le temps au conducteur sous gaine de coton qui circulait dans des baguettes en bois).

Mais si l'on revient à la question de départ si c'est le conducteur qui chauffe alors la chaleur va se dissiper vers l'extérieur et là, rencontrer l'isolant qui en fonction de son coefficient de conductivité thermique (CCT)permettra des échanges thermiques plus ou moins favorable.
Attention donc à l'épaisseur de l'isolant et sa forme (mono brin ou multi-brins ) qui n'est pas pris en compte par le seul CCT et aussi à la ventilation ou non de gaine isolante en PVC.

Voilà pour des calculs plus approfondis, je passe la main à des plus compétents que moi.


Cordialement

[invitee05a3fcc]

Je repose ma question #9

C'est quoi le but de ces élucubrations?

[inviteead871d5]

Je repose ma question #9

déterminer la température finale du conducteur

[invitee05a3fcc]

déterminer la température finale du conducteur

Mais dans quel but? c'est une application particulière? Je pense que l'expérimentation est la meilleur des méthodes de calcul. Tu fais passer un courant de 5A et tu mesures la tension aux borne du fil. Quand elle est stabilisée, c'est que ton fil a son échauffement nominal. Connaissant le coefficient de température de la résistivité du cuivre, tu détermines sa température.

[invitee05a3fcc]

déterminer la température finale du conducteur

Mais dans quel but? c'est une application particulière? Je pense que l'expérimentation est la meilleur des méthodes de calcul. Tu fais passer un courant de X Ampères et tu mesures la tension aux bornes du fil. Quand elle est stabilisée, c'est que ton fil a son échauffement nominal. Connaissant le coefficient de température de la résistivité du cuivre, tu détermines sa température.

[inviteead871d5]

Mais dans quel but? c'est une application particulière? Je pense que l'expérimentation est la meilleur des méthodes de calcul. Tu fais passer un courant de X Ampères et tu mesures la tension aux bornes du fil. Quand elle est stabilisée, c'est que ton fil a son échauffement nominal. Connaissant le coefficient de température de la résistivité du cuivre, tu détermines sa température.

c'est uniquement vrai lorsqu'il n'ya pas d'isolant autours, non?

[invitee05a3fcc]

La résistance d'un fil (de cuivre ou de foutrate de potassium) dépend de sa température, uniquement. Pourquoi veux tu qu'un isolant change quelque chose ????? Oui, si il y a un isolant, il sera plus chaud pour un même courant. C'est bien ce que tu cherches à déterminer ? l'élévation de température.

[inviteead871d5]

La résistance d'un fil (de cuivre ou de foutrate de potassium) dépend de sa température, uniquement. Pourquoi veux tu qu'un isolant change quelque chose ????? Oui, si il y a un isolant, il sera plus chaud pour un même courant. C'est bien ce que tu cherches à déterminer ? l'élévation de température.

l'élévation de température oui.

je résume:
un conducteur de cuivre isolé, va s'échauffer par effet joules (directement lié à la résistance du cuivre (lié à la température)),
la température sur l'âme du conducteur est fonction de l'isolant, non?

bref je veux connaitre la température de l'âme du conducteur en fonction du courant et de la température ambiante (l'élevation quoi).

Merci

A+

[invitee05a3fcc]

la température sur l'âme du conducteur est fonction de l'isolant, non?

Ben oui, c'est ce que je te répète ! L'isolant électrique est aussi un isolant thermique. Mais la méthode de mesure que je t'ai proposée (en #21) se contre-balance que le fil soit isolé, nu ou sur la Lune ! On mesure la température du cuivre

[invitee05a3fcc]

pour la résistivité du cuivre en fonction de la température : Réponse #6

http://forums.futura-sciences.com/thread36103.html

Par curieuxdenature

Re : Résistivité du cuivre

le coef change selon les Cuivres, mais la formule reste la même:

R = R20 * ( 1 + (3,93.10-3*(T-20)))

ça varie de 3,93 à 4,10 , la pureté du Cu electrique varie de 99.95% à 99.99% et c'est sans beaucoup d'incidence pour l'utilisateur ordinaire.

[inviteead871d5]

Ben oui, c'est ce que je te répète ! L'isolant électrique est aussi un isolant thermique. Mais la méthode de mesure que je t'ai proposée (en #21) se contre-balance que le fil soit isolé, nu ou sur la Lune ! On mesure la température du cuivre

je cherche une méthode théorique, mais ta méthode de mesure est intéressante.

Merci

[invitee05a3fcc]

je cherche une méthode théorique, mais ta méthode de mesure est intéressante.

Et bien, le jour ou tu feras un essai réel pour vérifier un calcul théorique foireux .... tu n'oublie pas de revenir donner le résultat?

PS : foireux, car tu n'arriveras jamais à rentrer tous les paramètres d'environnement dans ta règle à calcul. Pour des cas précis, par exemple un fil chaud dans un écoulement laminaire, il y a des formules et qui marchent.