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Débit de chaleur

Le flux de chaleur est la mesure du transfert d’énergie, qui est causée par une différence de température et conduit à l’équilibre de température entre les substances. Dans ce contexte, l’énergie est appelée chaleur.

La quantité de chaleur qui passe d’une substance à une autre par unité de temps est le flux de chaleur avec l’unité de mesure Joule par seconde [J/s]. C’est l’unité de mesure Watts [W] qui est couramment utilisée pour indiquer la puissance.

Les processus dans lesquels la chaleur est transférée ont lieu sous forme de conduction thermique (conduction), de flux thermique (convection) ou de rayonnement thermique (rayonnement).

  • La conduction thermique est le transport à l’intérieur de corps solides ou entre des corps qui se touchent.
  • Le flux de chaleur se produit lorsque des milieux liquides ou gazeux se déplacent dans des tuyaux, par exemple, en emportant leur chaleur avec eux.
  • Le rayonnement thermique est constitué d’ondes électromagnétiques dans le domaine infrarouge.
  • Le processus de transfert de chaleur d’un fluide à travers une paroi vers un autre fluide est appelé transfert de chaleur

Chaque processus est décrit par sa propre formule, avec laquelle le flux de chaleur peut être calculé.

En matière d’ingénierie, le débit de chaleur est nécessaire pour le calcul des pertes de chaleur, pour la conception des échangeurs de chaleur et pour la détermination des besoins énergétiques pour le refroidissement et le chauffage. Les formules utilisées contiennent des tailles de substance déterminées de manière purement empirique, qui ne reproduisent qu’approximativement la propriété réelle du milieu.

Les tailles des tissus sont également fonction de la température et changent au cours des processus considérés. C’est pourquoi on utilise des instruments de mesure avec des capteurs de flux thermique pour obtenir des résultats précis. Les capteurs de flux thermique exploitent les effets thermoélectriques. Lors de la mesure, des variables électriques sont détectées qui changent en fonction du flux de chaleur et permettent ainsi de tirer des conclusions sur le flux de chaleur.

Applications avec débit de chaleur

Demande : Acier (acier faiblement allié)

Application Linseis - Acier (acier faiblement allié)

Introduction et application : L’acier est un alliage de métaux. Les parties les plus constitutives sont le fer, le carbone étant le principal matériau d’alliage. Le carbone est le matériau d’alliage le plus rentable pour le fer. Il existe d’autres éléments d’alliage tels que le manganèse, le chrome, le vanadium et le tungstène. En variant la quantité d’éléments d’alliage, on observe une modification remarquable des propriétés (dureté, ductilité, résistance à la traction, comportement de changement de phase) reçues. La Calorimétrie Différentielle à Balayage (DSC) est un instrument utile pour que l’acier obtienne les propriétés favorisées.

Analyse par DSC : Sur la photo, on peut voir le flux thermique spécifique mesuré d’un acier faiblement allié. À 734 °C, il se produit un changement de la structure cristalline (du centre du corps au centre de la face) et un changement des propriétés magnétiques (ferromagnétiques à paramagnétiques). Le point de fusion a été mesuré à 1411°C. La température du liquidus a été mesurée à 1473°C.

Application : polyéthylène téréphtalate (PET)

détermination du point de verre - PET

Introduction et application : PL’olyéthylène téréphtalate est une résine polymère thermoplastique de la famille des polyesters et est utilisé dans les fibres synthétiques, les boissons, les aliments et autres récipients de liquides, les applications de thermoformage et les résines techniques souvent en combinaison avec la fibre de verre. Le PET max existe à la fois comme matériau amorphe (transparent) et comme matériau semi-cristallin.

Analyse par DSC : Le PET présente à environ 77°C un point de verre endothermique très significatif, lorsqu’on regarde les matériaux thermo plastiques partiellement cristallins. La relation entre la cristallisation froide exothermique (131°C) et le pic de fusion endothermique est une méthode permettant de déterminer le degré de cristallisation du matériau. Dans le cas du PET, la partie cristalline est très petite, ce qui donne au matériau une très bonne transparence. C’est pourquoi les bouteilles de boisson (Cola) sont très souvent produites à partir du PET.