Table des Matières
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Table des Matières
Manuels Connexes pour gunt WL 350
Sommaire des Matières pour gunt WL 350
- Page 1 Equipement pour l’Enseignement Technique Instruction pour expérience WL 350 Appareil pour con- vection libre et forcée G.U.N.T. Gerätebau GmbH Boîte postale1125 D - 22881 Barsbüttel • Allemagne Téléphone +49 40 670 854 - 0 Téléfax +49 40 670 854 - 42...
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Page 2: Instruction Pour Expérience
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée WL 350 Versuc hsstan d fü r fre ie u nd erz wun ge ne Ko nvekti on Te st U nit Fr ee an d Force d Co nvectio n 67,12 °C... -
Page 3: Table Des Matières
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Sommaire 1.Introduction ......... 1 2. - Page 4 WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Essais en convection forcée ......24 5.2.1...
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Page 5: Introduction
Dans ce contexte, le Appareil pour convection libre et forcée G.U.N.T WL 350 est un complé- ment idéal. Il permet de déterminer le transfert de chaleur de façon expérimentale. Ses différentes surfaces d’échange, ainsi que sa soufflante à... -
Page 6: Description De L'appareil
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Description de l’appareil Le banc d’essai de convection naturelle et forcée WL350 comprend essentiellement 4 sous-ensembles. Sous-ensembles Le Canal aéraulique sert à canaliser l’écoule- ment d’air et comporte des piquages permettant, au moyen de sondes de mesure, de mesurer en différents points la température et la vitesse d’é-... - Page 7 WL 350 Appareil pour convection libre et forcée L’appareil de commande et d’affichage com- prend l’alimentation électrique et la régulation de la soufflante et des éléments chauffants. La puissance électrique appliquée aux éléments chauffants est également affichée. Un afficheur numérique permet la lecture de la température.
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Page 8: Disposition
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Disposition L’appareil est prévu pour pouvoir être placé sur une table. L’opérateur peut ainsi accéder à tous les piquages de mesure et déterminer, à travers un regard vitré, l’élément chauffant en cours d’utilisation. -
Page 9: Mesures
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Mesures Ce chapitre indique quels sont les piquages à utiliser pour une mesure donnée, et quelles sont les sondes de mesure à mettre en oeuvre. Il décrit aussi brièvement comment, et à quel endroit, les sondes prélèvent les valeurs de mesure. -
Page 10: Sondes De Mesure
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée 2.3.2 Sondes de mesure La sonde de climatisation est dotée de deux son- des de mesure. La vitesse est mesurée par la Extrémité de la sonde sphère située à l’extrémité de la sonde. Cette sphère est chauffée. -
Page 11: Sécurité
Sécurité du travail En matière de sécurité du travail, la mise en _oeuv- re du banc d’essai de convection naturelle et for- cée WL 350 doit prendre en considération les points suivants : DANGER! Faire très attention en ouvrant l’appareil de commande et d’affichage et en accédant à... -
Page 12: Mise En Place Et Mise En Service
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée En fonctionnement à haute température de chauffage, l’échauffement de l’enveloppe de l’appareil est également important. Son dé- montage exige l’utilisation de gants ou d’un chiffon. Les vis des dispositifs de fixation peu- vent également atteindre une température de... -
Page 13: Utilisation
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Utilisation Le banc d’essai dispose de nombreuses possibili- tés de réglage et de branchement qui, en cas de mauvaise utilisation, peuvent à la longue provo- quer un endommagement de l’appareil. Ne pas faire fonctionner la soufflante en bas de sa gamme de réglage, car la soufflante, tout en... -
Page 14: Principes Physiques De Base
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Principes physiques de base Ce chapitre rappelle quelques principes théori- ques de base permettant de faciliter la compréhen- sion et l’exploitation des expériences décrites ci-après. Seul le domaine restreint du transfert de chaleur est abordé, car l’exposé... - Page 15 WL 350 Appareil pour convection libre et forcée - 20 1,3765 1,2754 1,1881 1,1120 1,0452 0,9859 0,9329 0,8854 0,8425 0,8036 0,7681 0,7356 0,6653 0,6072 0,5170 0,4502 0,3986 0,3577 0,3243 0,2947 1000 0,2734 La densité de l’air à utiliser pour calculer le flux massique dépend de la température au point de...
- Page 16 WL 350 Appareil pour convection libre et forcée T en C kg K - 20 1,004 1,004 1,007 1,008 1,009 1,010 1,012 1,014 1,017 1,020 1,023 1,026 1,035 1,046 1,069 1,093 1,116 1,137 1,155 1,171 1000 1,185 En partant de l’hypothèse selon laquelle la caracté- ristique de température est pratiquement linéaire sur...
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Page 17: Rendement
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée = U ⋅ I Les lettres U et I, dans cette formule, désignent la tension et l’intensité du courant qui traverse les résistances. L’intensité et la tension du courant peuvent être lues sur l’écran de l’appareil de com- mande et d’affichage. -
Page 18: Transfert De Chaleur
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Transfert de chaleur Le transfert de chaleur d’une surface à un fluide se calcule par la formule suivante : = A ⋅ α ⋅ T Paroi Cette formule permet la détermination du coeffi- cient de transfert thermique α... -
Page 19: Ecoulement Laminaire Et Turbulent
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Ecoulement laminaire et turbulent Le transfert de chaleur est fonction du différentiel de température et du matériau de la surface de l’échangeur, mais il est également influencé par la vitesse d’écoulement du fluide. On distingue deux formes d’écoulement :... -
Page 20: Nombre De Reynolds
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Nombre de Reynolds Le nombre de Reynolds est le critère qui indique si un écoulement est turbulent ou laminaire. Cette frontière, pour un écoulement sur une surface = 1 et 5 ⋅ 10... - Page 21 WL 350 Appareil pour convection libre et forcée La viscosité cinématique de l’air ν dépend de la température, comme indiqué dans le tableau sui- vant. T en C − 6 ν en ⋅ 10 - 20 11,73 13,41 15,13 16,92...
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Page 22: Nombre De Nußelt
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Nombre de Nußelt Le nombre de Nußelt, sans dimension, caractérise le transfert de chaleur. Il joue un rôle dans de nombreuses théories des similitudes en transfert de chaleur. Il se calcule selon la formule suivante α... - Page 23 WL 350 Appareil pour convection libre et forcée L’équation suivante offre une autre possibilité d’appro- ximation du nombre de Nußelt pour une surface plane (plaque) dans un écoulement laminaire parallèle. Nu = 0,664 ⋅ Re ⋅ Pr 0,33 Cette équation introduit le nombre de Prandtl, dont la valeur est d’environ 0,7 pour l’air.
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Page 24: Expérimentations
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Expérimentations Essais en convection naturelle Le présent chapitre décrit les essais effectués avec l’ensemble des trois éléments chauffants, la soufflante n’étant pas en fonctionnement. Dans chaque cas, les éléments chauffants sont utilisés à... - Page 25 WL 350 Appareil pour convection libre et forcée = 21,5C, w = 0,1 = 25,5C Le calcul de la quantité de chaleur transférée fait appel à la formule suivante : ⋅ c ⋅ ( T − Le flux massique d’air est, par ailleurs, obtenu comme suit : ⋅...
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Page 26: Bilan Énergétique Du Cylindre
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Les chapitres suivants font essentiellement appel à ces mêmes formules : celles-ci ne seront par conséquent plus explicitées. 5.1.2 Bilan énergétique du cylindre En remplaçant la plaque plane par l’élément chauf- fant avec les cyclindres, les valeurs mesurées sont... -
Page 27: Bilan Énergétique Des Ailettes
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée 5.1.3 Bilan énergétique des ailettes La mise en oeuvre de l’élément chauffant avec les ailettes donne les résultats de mesure suivants : = 21,6 C, = 0,2 = 44,8 C, U = 212 V, I = 0,777 A. -
Page 28: Essais En Convection Forcée
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Essais en convection forcée Les chapitres suivants reprennent les essais du chap. 5.1, mais cette fois, la pleine puissance de chauffe est appliquée en faisant fonctionner la soufflante à 100% de sa puissance nominale. L’é- coulement passe alors de l’état laminaire à... - Page 29 WL 350 Appareil pour convection libre et forcée A partir de ces valeurs, le calcul donne les résultats suivants : = 2,97 ⋅ 0,0144 m ⋅ 1,1843 = 0,051 = 0,051 ⋅ ( 21,5 C − 21,0 C ) ⋅ 1,007...
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Page 30: Bilan Énergétique Des Cylindres
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée 5.2.2 Bilan énergétique des cylindres Cet essai donne les valeurs de mesure suivantes = 21,2 C, = 2,50 = 24,5 C, P = 163,9 W. Ce qui donne, pour la densité et la capacité ther- mique spécifique, les valeurs moyennes suivantes... -
Page 31: Bilan Énergétique Des Ailettes
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée 5.2.3 Bilan énergétique des ailettes L’essai avec l’élément chauffant avec ailettes don- ne les valeurs de mesure suivantes : = 21,1 C, = 2,76 = 23,9 C, P =164,7 W. Ce qui donne pour la densité et la capacité thermi- que spécifique, selon les tableaux, les valeurs... -
Page 32: Comparaison Entre La Convection Libre Et La Convection Forcée
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Comparaison entre la convection libre et la convection forcée Les résultats obtenus en convection naturelle sont maintenant comparés à ceux de la convection forcée, sous la forme d’un tableau. plaque plane cylindre ailettes nat. -
Page 33: Gradient De Température Dans L'échangeur De Chaleur
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Gradient de température dans l’échangeur de chaleur A l’aide de l’élément chauffant avec cylindres, le gradient de température est relevé à l’intérieur de l’échangeur de chaleur (cylindre), en convection naturelle et en convection forcée. Pour cet essai, l’élément chauffant est utilisé... -
Page 34: Coefficient De Transfert Thermique
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Coefficient de transfert thermique Pour déterminer un coefficient de transfert thermi- que α de l’aluminium à l’air, les valeurs de mesure obtenues lors de l’essai en convection libre sur la plaque plane sont reportées dans l’équation du transfert thermique. -
Page 35: Nombre De Reynolds
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée coefficient de transfert thermique α nettement plus élevé. Le calcul donne les valeurs suivantes : = 83,75 C, α = 21,86 Les résultats montrent également clairement que le transfert thermique en convection naturelle est nettement moins bon qu’en convection forcée. -
Page 36: Nombre De Nußelt
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Dans la littérature spécialisée, la limite supérieure entre l’écoulement laminaire et l’écoulement tur- b u le n t e s t s ou v e n t dé s ig n ée p a r = 1 −... - Page 37 WL 350 Appareil pour convection libre et forcée L’écart entre les deux résultats est relativement faible, de telle sorte que l’on peut en déduire que les mesures sont correctes. 5. Expérimentations...
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Page 38: Annexe
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Annexe Caractéristiques techniques du banc d’essai Dimensions du banc d’essai : Poids : Hauteur : Largeur : 0,35 Longueur : Dimensions du canal aéraulique : Section d’écoulement : 120 x 120 Hauteur : Vitesse maximale de l’air :... -
Page 39: Bibliographie
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Bibliographie Günter Cerbe, Hans Joachim Hoffmann, Einführung in die Wärmelehre (Introduction à la thermodynamique), Carl Hanser Verlag, 9. édition révisée, München Wien 1990 Dr.-Ing. Friedrich Stelzer, Wärmeübertragung und Strömung (Transfert de chaleur et écoulement), Verlag Karl Thiemig KG, München 1971... - Page 40 WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Tableaux Caractéristiques de transfert thermique de l’air sec à 1 bar température ρ densité capacité calorifique spécifique λ coefficient de transfert thermique η viscosité dynamique ν viscosité cinématique conductibilité thermique nombre de Prandtl...
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Page 41: Indexe
WL 350 Appareil pour convection libre et forcée Indexe afficheur numérique de l’app. de comd. et d’affichge ..9 ailettes ........23, 27 appareil de commande et d’affichage .