Code Unité de service à banc avec Code Appareil pour l'étude de l'échange de chaleur radiante et le transfert de chaleur

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1 THERMODYNAMIQUE T128D - Appareil pour l'etude du Transfert de Chaleur Code Unité de service à banc avec Code Appareil pour l'étude de l'échange de chaleur radiante et le transfert de chaleur 1. Généralités Les appareils pour l'étude du transfert de chaleur Didacta T128D ont été projetés pour permettre d'effectuer des expériences concernant les principales modalités de transfert de la chaleur. Un appareil d'essai (Code ) permet de fournir l'alimentation électrique et les équipements de mesurage. De cette façon, l'étudiant pourra chercher à comprendre les phénomènes de conduction, de convection, de rayonnement et leurs effets combinés, ainsi que l'état transitoire et les erreurs de mesurage. Les modules suivants optionnels peuvent être utilisés avec l'appareil (Code ): Code Appareil pour l'étude de la conduction de la chaleur linéaire: un accessoire à échelle réduite pour montrer l'application de l'équation de Fourier; permet d'effectuer une expérience sur la conduction en régime permanent à une dimension. Code Appareil pour l'étude de la conduction de la chaleur radiale: un accessoire à échelle réduite pour montrer l'application de l'équation de Fourier; permet d'effectuer une expérience sur la conduction radiale en régime permanent. Code Appareil pour l'étude de l'échange de chaleur radiante et le transfert de chaleur: un accessoire à échelle réduite permet de montrer la loi du transfert de chaleur radiante et l'échange de chaleur. Code Appareil pour l'étude combinée de la convection et du rayonnement: un accessoire à échelle réduite qui permet de montrer l'effet combiné de la convection et du rayonnement; l'épreuve permet de confronter les valeurs pratiques avec ceux théoriques prévus. Code Appareil pour l'étude du transfert de chaleur pour une surface étendue: un accessoire à échelle réduite permet de montrer la réaction d'une surface chauffée importante, résultant être l'effet combiné de la convection libre et du rayonnement. Code Appareil pour l'étude des erreurs dues au rayonnement dans les mesurages de température: un accessoire à échelle réduite permet de montrer l'effet du rayonnement sur les mesureurs de température, spécialement lorsque l'instrument est exposé à une source de chaleur; l'étudiant pourra ainsi comprendre comment réduire ou éliminer les erreurs dues à cet effet. Code Appareil pour l'étude du transfert de chaleur en conditions transitoires: un accessoire à échelle réduite permet de montrer la distribution de la température en échantillons solides subordonnés à convection avec un fluide à température constante. L'appareil est livré avec un manuel complet qui décrit chaque partie du système, les modalités d'installation et d'utilisation et propose des expériences didactiques personnalisées. DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

2 2. Composition et description Code Appareil d essai, constitué par: Tableau électrique de commande complet d un interrupteur et dispositifs de sécurité. Connexions standard aux modules de transfert de la chaleur. Circuit de conditionnement, maximum de 8 thermorésistances Pt100. Alimentation basse tension (pour les éléments de chauffage et les accessoires). Voltmètre. Ampèremètre. Indicateurs digitaux de températurel pour radiomètre, luxmètre, anémomètre, fluxmètre. Prises. OPTIONNELS : Code Appareil pour l'étude de la conduction de la chaleur linéaire constitué par : Base en PVC. Elément de chauffage, formé d'une résistance électrique (130 W, 48 V c.c.), qui constitue la source de chaleur et est monté à l'intérieur d'un cylindre en cuivre pour transférer la chaleur à l'échantillon. N. 2 échantillons isolés de conductibilité (cuivre, aluminium). N. 2 échantillons isolés à tester (acier doux, acier inoxydable). N. 8 thermo-résistances Pt100. Fluxmètre de l'eau, type turbine. Soupape de régulation de la portée de l'eau. Elément de refroidissement : cylindre de cuivre vide traversé par un flux d'eau. Dispositif de fixation pour les échantillons Code Appareil pour l'étude de la conduction de la chaleur radiale, constitué par : Base en PVC. Elément de chauffage, formé d'une résistance électrique (100 W, 48 V c.c.), qui constitue la source de chaleur et est monté au centre d'un disque en laiton. Un élément de refroidissement : tuyau en cuivre, installé sur la circonférence périphérique du disque, au travers duquel passe une flux d'eau froide. N. 6 thermo-résistances Pt100, placées sur différents rayons Un fluxmètre de l'eau, type turbine; des soupapes de régulation de la portée de l'eau et sondes de température à l entrée et sortie du module de détermination du balance thermique. Code Appareil pour l'étude de l'échange de chaleur radiante et transfert de chaleur, constitué par : Structure rigide, dotée de rails et de chariots coulissants. Source de chaleur : plaque en cuivre chauffée par un élément électrique (200 W environ, 48 V c.c.) et couverte d'une couche de peinture noire afin de garantir une bonne émissivité. Source lumineuse (50W, 48 V Cm3), avec plaques de filtrage d'opacité et d'épaisseur différente, dotée d'un diffuseur en verre tournant d'environ 180 degrés. On fournit aussi un jeu de 7 verres de différentes couleurs et opacité. Page 2

3 N. 2 plaques métalliques noires sont fournies (avec des finitions différentes en surface), une plaque métallique grise et une plaque brillante pour montrer l'effet de l'émissivité sur la radiation émise et reçue. N. 2 plaques métalliques spéciales permettant de montrer l'effet des facteurs de surface N. 2 thermo-résistances Pt100, l une, amovible, pour mesurer la température de la surface chauffée de chaque plaque métallique; l autre pour mesurer la température de la source de chaleur connectée à un thermostat de sécurité. Radiomètre pour mesurer la radiation provenant de la plaque chauffée, à mettre le long des rails et à relier à l'appareil. Exposimètre pour mesurer la radiation provenant de la source lumineuse, à mettre le long des rails et à relier à l'appareil. Code Appareil pour l'étude combinée de la convection et du rayonnement, constitué par : Base en PVC. Ventilateur centrifugeur et rideau pour régler la portée de l'air. Anémomètre pour mesurer la vitesse de l'air Cylindre chauffé, placé à l'intérieur du conduit de sortie du ventilateur Elément de chauffage électrique (100 W environ, 48 V c.c.) N. 2 thermo-résistances Pt100 (dotées d'une prise permettant une connexion rapide à l'appareil) pour mesurer : - la température de l air dans le conduit. - la température de la paroi du cylindre (position intermédiaire). Code Appareil pour l'étude du transfert de chaleur pour une surface importante, constitué par : Base en PVC. Barre en laiton (tige) de diamètre constant: assemblée horizontalement et soutenue aux deux extrémités ; la barre est couverte d'une couche de peinture noire pour garantir une bonne réception. Réchauffeur électrique (25 W environ, 48 V c.c.), qui permet de réchauffer la tige. Logement en plastique pour l'extrémité chauffée de la tige, qui permet de réduire au maximum la perte de chaleur et d'éviter que l'opérateur ne se brûle. N. 8 thermo-résistances Pt100 installées sur la superficie de la tige à intervalles réguliers. Code Appareil pour l'étude des erreurs dues au rayonnement au cours des mesurages de la température, constitué par : Base en PVC. Ventilateur centrifugeur et plaque à l'entrée pour régler la portée de l'air. Anémomètre pour mesurer la vitesse de l'air Elément de chauffage électrique (200 W environ, 48 V c.c.), permettant de chauffer une partie de la paroi du conduit de sortie du ventilateur; isolé à l'extérieur pour réduire au maximum la perte de chaleur et éviter que l'opérateur ne se brûle. Thermostat de sécurité connecté à la sonde de température de l élément chauffant. Sonde de température pour mesurer la température de l'air dans le conduit. N. 3 sondes de température avec différentes rondelles isolantes, pour montrer les différences dans les lectures obtenues. Masque anti-radiations amovible, permettant de montrer les changements dans les lectures lorsque les erreurs de mesurage sont corrigées par le masque d isolation.

4 Code Appareil pour l'étude du transfert de chaleur en conditions transitoires, constitué par : Une base en PVC. Un bain d'eau réchauffé, d environ 30 litres de capacité, pour garantir la stabilité de la température de l'eau. Un conduit cylindrique contenant l'échantillon qui sera soumis au test, ainsi qu'un senseur de température. Un élément de chauffage électrique, 3 kw, avec thermostat et interrupteur. Une soupape de nettoyage. No. 2 sphères solides de matériaux (laiton et acier inoxydable) de conductivité thermique différente, ainsi qu'un senseur de température pour le mesurage de la température interne de l'échantillon. No. 2 cylindres solides de matériaux (laiton et acier inoxydable) de conductivité thermique différente, ainsi qu'un senseur de température pour le mesurage de la température interne de l'échantillon. No. 2 plaques rectangulaires de matériaux (laiton et acier inoxydable) de conductivité thermique différente, ainsi qu'un senseur de température pour le mesurage de la température interne de l'échantillon. Une pompe à vitesse variable pour l'alimentation du conduit cylindrique, de sorte que l'eau qui entoure l'échantillon ait une température constante. 3. Expériences Code Etude de l'équation de Fourier pour la conduction thermique linéaire Distribution de la température dans un solide pour la conduction en régime permanent. Calcul de la conductibilité thermique. Etude de la conduction en conditions transitoires. Comparaison des valeurs réelles et théoriques. Code Etude de l'équation de Fourier pour la conduction thermique radiale. Distribution de la température dans un solide pour la conduction en régime permanent. Calcul de la conductibilité thermique. Comparaison des valeurs réelles et théoriques. Code Etude de la loi de Stefan Boltzmann. Etude de la loi de Kirchoff. Etude des facteurs de surface. Etude de l'émissivité par source de chaleur, plaques métalliques et radiomètre. Etude de la loi de Lambert par source lumineuse, plaques de filtrage et exposimètre. Comparaison des valeurs réelles et théoriques. Code Détermination du transfert de chaleur combinée, due au rayonnement et à la convection, d'une tige en condition de convection naturelle. Détermination de l'influence des températures en surface par rapport au coefficient de transfert de la chaleur convection et par rayonnement. Etude (qualitative) de l'effet de la convection forcée. Comparaison des valeurs réelles et théoriques. Code Distribution de la température le long d'une surface étendue. Détermination du transfert de chaleur d'une surface étendue et évaluation de la quantité liée à la convection libre et au rayonnement. Comparaison des valeurs réelles et théoriques. Code Erreurs dues au transfert de chaleur radiante : influence de la vitesse de l'air, de la température de la paroi, des rondelles isolantes du senseur. Réduction des erreurs : thermomètre résistant à la radiation, masque anti-radiations pour capteurs de température. Comparaison des valeurs réelles et théoriques. Code Distribution de la température en échantillons solides soumis à convection avec un fluide à température constante. Etude des effets de la forme, des dimensions et des propriétés des matériaux dans des conditions de flux de chaleur transitoire. Comparaison des valeurs réelles et théoriques. Page 4

5 4. Services demandés Alimentation électrique : 110/220V, mono-phase, 50/60 Hz ; jusqu'à 5kW, selon les modules sélectionnés. Eau d'alimentation : du réseau. 5. Poids et dimensions Code Dimensions : 300 x 400 x 300 h mm environ Code Poids : 20kg environ Dimensions : 500 x 400 x 300 h mm environ Code Poids : 10kg environ Dimensions : 400 x 400 x 300 h mm environ Code Poids : 10kg environ Dimensions : 500 x 300 x 300 h mm environ Code Dimensions : 300 x 500 x 1200 h mm environ Code Poids : 10kg environ Dimensions : 300 x 500 x 200 h mm environ Code Dimensions : 300 x 500 x 1200 h mm environ Code Dimensions : 600 x 600 x 700 h mm environ

6 Cod. R01049/F 1012 Ed. 01 Rev. 03 A n'importe quel moment et sans préavis, la Société Didacta Italia pourra apporter, en tenant les caractéristiques essentielles décrites aux propres produits, les modifications les plus opportunes, selon les exigences de caractère constructif ou didactique. Page 6