Thermographie infra-rouge
Le Tp thermographie infra-rouge de l’ENSEEIHT s’intéresse aux différents mécanismes de transfert de chaleur entre un corps chaud et son environnement.
L’installation est composée de trois éléments :
- Une plaque en acier qui est chauffée par effet Joule. L’ampérage du courant la traversant est fixé par une alimentation stabilisée, ainsi pour changer la puissance dissipée par effet Joule, on joue sur l’intensité du courant.
- Une caméra infra-rouge et un ordinateur permettant l’acquisition d’images. La caméra est positionnée au-dessus du clinquant, à environ 60 cm. Durant le Tp, aucune manipulation ne sera à effectuer directement sur la caméra, celle-ci étant entièrement contrôlée par ordinateur.
- Un dispositif de soufflerie générant un jet d’air impactant la face inférieure du clinquant, dont nous pouvons contrôler la distance buse-clinquant et le débit d’air.
Avant de commencer le Tp, vous pouvez regarder les deux vidéos suivantes, apportant des précisions sur l'expérience.
Ce Tp est composé de trois expériences, qui vous sont présentées ci-dessous.
Régime stationnaire
Dans cette première partie, l’objectif est de mesurer le coefficient d’échange convectif entre la plaque et le milieu extérieur. Un bilan thermique permet de relier la température de la plaque ` T_p ` à la puissance de chauffe ` P_s ` (rappel : ` P_s= (RI^2)/S ` , avec `S=L*l`). Il suffit alors, de mesurer la température de la plaque en fonction de l’intensité de l’alimentation pour calculer le coefficient d’échange convectif.
Pour réaliser cette étude, une série de dix mesures vous est proposée ci-dessous .
| Intensité I | 50 | 45 | 40 | 35 | 30 | 25 | 20 | 15 | 10 | 5 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Température moyenne Tp | 47,7 | 43,4 | 39,3 | 36,5 | 33,2 | 30,8 | 28,8 | 27 | 25,9 | 25,2 | 24,9 |
Régime instationnaire
Dans cette seconde partie, nous nous intéressons à un régime instationnaire où la température de la plaque évolue au cours du temps. Pour cela, l’intensité est initialement fixée à I=50 A, à t=0 s nous coupons le courant de chauffe. Un film du clinquant en train de se refroidir permet alors, d’obtenir la mesure de la température Tp en fonction du temps.
Vous pouvez télécharger ces données ci-dessous afin de tracer la courbe Tp(t) et d’étudier ce régime.
Jet impactant
Cette dernière partie est consacrée au refroidissement de la plaque en acier par un jet d’air. Cette configuration trouve de nombreuses applications industrielles, telles que le refroidissement de pièces chauffées dans une turbine à gaz ou le séchage de textiles. Il se pose alors un problème d’optimisation du refroidissement qui dépend : de la position du jet, du débit et éventuellement de l’agencement géométrique de l’ensemble des éléments.
Dans ce Tp, nous étudions l’influence du débit sur le refroidissement. Pour cela, le courant de chauffe est fixé à 50 A et la distance buse-clinquant à 15,13 cm. Nous mesurons alors le champ de température pour plusieurs débits différents. Vous pouvez ici, télécharger les champs de températures correspondant à plusieurs débits d'air différents. Les mesures sont réalisées le long d'un profil transverse, avec un point tout les 0,5 mm.