Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
-
Alain DEGIOVANNI : Directeur du Laboratoire d’énergétique et de mécanique théorique et appliquée (LEMTA) URA-CNRS n 875 - INPL - Nancy I - École Nationale Supérieure d’Électricité et de Mécanique (ENSEM, Nancy)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le but de cet article est de présenter les diverses méthodes de mesure de la conductivité thermique et de la diffusivité thermique de façon succincte, en introduction aux articles spécialisés sur chaque technique.
On s’attachera donc à définir les limites d’utilisation, en particulier vis‐à‐vis des matériaux eux‐mêmes (multimatériaux, composites, poreux, etc.).
Pourquoi caractériser les matériaux ? La réponse à cette question est double :
-
tout d’abord pour les connaître, ce qui peut permettre de les améliorer ;
-
ensuite, permettre aux codes de calcul de fonctionner correctement et être capable de calculer de grandes structures.
Cette réponse montre que le besoin de caractérisation ne peut que s’accroître suite au développement des nouveaux matériaux et des nouveaux instruments de calcul.
La caractérisation thermique des matériaux constitue un domaine important de la métrologie thermique qui concerne les grandeurs liées aux transports de la chaleur. Dans le cas général, elles sont nombreuses et ne peuvent être identifiées au cours d’une même expérience. En effet, le transport peut s’effectuer par conduction, convection, rayonnement, transport de masse, diffusion de masse, changement de phase, réaction chimique, etc. ; autant de modes dont les mécanismes ne sont pas indépendants et qu’il est très difficile de découpler.
À titre d’exemple, nous détaillerons, dans le paragraphe 1, les transferts dans quatre types de milieux :
-
un multicouche ;
-
un nid d’abeilles ;
-
un verre ;
-
un milieu poreux non saturé.
Le lecteur se reportera utilement aux articles :
-
Transmission de l’énergie thermique. Conduction [BE 8 200] du traité Génie énergétique ;
-
Conductivité thermique des isolants Conductivité thermique des isolants et Mesure de la diffusivité thermique par la méthode flash Mesure de la diffusivité thermique par la méthode flash du présent traité.
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Méthodes de mesure en régime périodique établi7. Méthodes de mesure en régime transitoire
Les méthodes de mesure en régime transitoire se caractérisent par la mesure d’une seule température (quelquefois deux) rapidement variable avec le temps. Elles permettent d’atteindre la diffusivité thermique ; la mesure est simple, le modèle et la méthode d’identification sont en général complexes.
La perturbation thermique est du type Dirac et l’identification s’effectue plutôt aux temps courts ; ces méthodes correspondent aux types A, D, E, F et Q du classement du tableau 1 ; on les retrouve sous le nom générique de méthodes flash. De façon classique, l’échantillon est cylindrique et de petites dimensions (10 < ∅ < 40 mm ; 1 < e < 10 mm), une de ses faces est soumise à une impulsion thermique brève et on mesure la réponse en température sur la face opposée (figure 19).
7.1 Modélisation
Dans l’expérience idéale, l’échantillon est parfaitement isolé (excepté de l’impulsion) et l’impulsion thermique est infiniment brève et répartie de façon uniforme sur la face avant.
Dans le cas idéal, pour un échantillon d’épaisseur e et de diffusivité a , et en introduisant le nombre de Fourier Fo = a t /e 2 , la température réduite de la face arrière est une fonction unique de Fo :
où Tm est la température maximale atteinte par la face arrière. On obtient alors la diffusivité thermique en chaque point du thermogramme expérimental θ (t ) par :
où t α est le temps correspondant à la température α θ max et Foα est le temps réduit...
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Méthodes de mesure en régime transitoire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DE VRIENDT (A.-B.) - La transmission de la chaleur. - Gaetan MORIN Éditeur (1984).
-
(2) - GRIGULL (U.), SANDNER (H.) - Heat conduction. - Springer Verlag (1984).
-
(3) - CHAPMAN (A.) - Heat transfer. - 3e Édition, London, Collier Mc Millan Int. Édition (1974).
-
(4) - TAINE (J.), PETIT (J.P.) - Transferts thermiques. - Dunod (1989).
-
(5) - SACADURA (J.F.) - Initiation aux transferts thermiques. - 4e éd., Lavoisier (1993).
-
(6) - GOSSE (J.) - Guide de Thermique. - Dunod.
-
(7) - MARTINET (J.) - Éléments de thermocinétique. - ...
NORMES
-
Isolation thermique. Détermination de la résistance thermique et des propriétés connexes en régime stationnaire. Méthode de la plaque chaude gardée. - ISO 8302 - 1991
-
Matériaux réfractaires. Détermination de la conductivité thermique. Partie 1 : Méthode du fil chaud croisillon. - ISO 8894-1 - 1987
-
Matériaux réfractaires. Détermination de la conductivité thermique. Partie 2 : Méthode du fil chaud parallèle. - ISO 8894-2 - 1990
Sopra CEDIP I 3S
HAUT DE PAGE2 Laboratoires de l’université spécialisés en métrologie thermique
Laboratoire d’énergétique et phénomènes de transfert de Talence.
Centre de thermique de l’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA).
Laboratoires des systèmes énergétiques et transferts thermiques de l’Université de Provence Saint-Jérôme de Marseille.
Laboratoire d’énergétique et de mécanique théorique et appliquée de Vandœuvre-les-Nancy (LEMTA).
Laboratoire de thermocinétique de l’ISITEM de Nantes.
Laboratoire de thermodynamique appliquée aux machines et thermique de l’Université de Paris VI.
Fluides, automatique, systèmes thermiques de l’Université de Paris XI (Orsay).
Institut des Sciences et du génie des matériaux et des procédés du Centre National de la recherche scientifique à Odeillo-Font-Romeu.
Laboratoire d’études thermiques de l’École Nationale Supérieure de Mécanique Appliquée de Poitiers (ENSMA).
Laboratoire de capteurs et instrumentation de l’Université de Lille-Flandres-Artois à Villeneuve d’Asq.
Laboratoire de chimie des matériaux de structures et de thermique du bâtiment de l’IUT Génie Civil d’Amiens.
Laboratoire de géotechnique thermique des matériaux de l’Institut National des Sciences Appliquées de Rennes (INSA).
Laboratoire d’études thermiques des matériaux de l’Institut...
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