Transferts thermiques couplés dans les parois alvéolaires

Présentation au sujet: "Transferts thermiques couplés dans les parois alvéolaires"— Transcription de la présentation:

1 Transferts thermiques couplés dans les parois alvéolaires
AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

2 Laboratoires participants
PHASE Université Toulouse III LETEM Université Marne –la-Vallée CETHIL INSA-Lyon LAMTI Université d’Artois – FSA Béthune L A B O R A T O I R E P H A S E AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

3 Origine du regroupement : Etude, promotion et amélioration de produits pour le bâtiment
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4 Matériaux alvéolaires
Milieu multifonctions (résistance mécanique, isolation thermique, acoustique,…) Rôle essentiel des alvéoles Milieu hétérogène Arrangement régulier (ou non!) des alvéoles Échelle intermédiaire (de 1 à 10 cm) Transferts couplés conducto-convecto-radiatifs AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

5 Bibliographie Cavité différentiellement chaufée : très abondante
Cavité partitionnée : abondante Cavité partitionnée avec paroi conductrice : peu abondante ou nulle Milieux à grandes alvéoles : ? AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

6 Stationnaire : Convection naturelle ?
TC TF T’C T’F E H Yin & al. Batchelor Eckert & al. Notre cas A 10 100 1000 10000 100000 Gr Conduction Transition Convection + 1 AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

7 Méthodes d’approche Bibliographie Méthodes expérimentales Modélisation
Analyse extensive des travaux sur les cavités différentiellement chauffées Méthodes expérimentales Produits industriels Modèles physiques Modélisation Modèles académiques AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

8 Méthodes expérimentales disponibles dans les équipes
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9 Mesure de K par méthode boîte chaude gardée (PHASE, LAMTI)
Brique à mesurer Mur d’isolant Caisson de garde TC TF 2m Conditions aux limites Stationnaires (-10 à 50°C) Régime sinusoïdal Sauts de température Mesures températures Flux AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

10 Mesure de R par méthode plaque chaude gardée (CETHIL)
Adaptation de la méthode aux milieux alvéolaires Vue du dispositif à plaque chaude gardée après mise en place des deux échantillons et de l’isolation périphérique. On voit l’une des deux plaques froides. AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

11 Interférométrie Holographique en Temps Réel (PHASE)
Métrologie non intrusive Champs de température Phénomènes 2D Similitude Laser m Sp fs1 m' Ms1 TEST CELL Q Ms2 Hl Q' Lo Lr Lp fs2 Obt AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

12 Mesure des propriétés radiatives (CETHIL)
Principe de la mesure de la réflectance hémisphérique Schéma du dispositif à sphère intégrante Principe de la mesure absolue de réflectance directionnelle-hémisphérique AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

13 Modélisation Modèles nodaux : MATLAB, autres
Codes CFD : FLUENT, FEMLAB (LETEM, CETHIL, PHASE) AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

14 Quelques résultats AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

15 Modèles numériques : Alvéole dans un bloc creux de béton
Représentation de l’isotherme correspondant à la température de référence T0 cavité sans parois conductrices et en négligeant les échanges par rayonnement, cavité avec parois conductrices et en négligeant les échanges par rayonnement, cavité avec parois conductrices et en tenant compte des échanges par rayonnement. AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

16 Elément à trois rangées d’alvéoles
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17 Commentaires Aspects tridimensionnels
Influence du rayonnement sur la convection Calcul de la résistance thermique en accord avec la littérature Importance de la description des conditions aux limites Nécessité de validation avec résultats expérimentaux AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

18 Modèles physiques Maquette en PVC démontable (échelle 1)
Nombre et épaisseur des cloisons variables …. adiabatique h L e cloisons alvéoles Flux AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

19 Commentaires Stationnaire : En cours : régime sinusoïdal établi
Résistance thermique en accord avec théorie Mesure de la stratification Mise en évidence de l’apparition de la convection En cours : régime sinusoïdal établi Cloisons nombreuses : comportement pseudo conductif, modèle analytique Peu de cloisons : comportement C-C-R : pas de modèle simple AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

20 Etude de Matériaux réels
Mesure des propriétés thermo-physiques du solide Adaptation des méthodes de mesure aux parois alvéolaires Mesures sur produit entier ou partiellement découpé AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

21 Caractérisation thermique expérimentale
Propagation de signal TC TF CL tc1 tc2 tc3 tc4 tc5 tc6 tc7 tc8 tc9 T (°C) t (h) 5 10 15 20 L Thermocouples Coupe horizontale : Evolution de la température Amortissement total de la perturbation = hypothèse milieu semi infini confirmée AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

22 Commentaires Vérification et/ou critique des méthodes d’évaluation normatives des propriétés thermiques des matériaux Appréhension quantitative de l’importance des différents modes de transferts couplés Ouverture sur les possibilités d’amélioration ou d’optimisation AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

23 Conclusions Possibilités et limites des techniques de calcul des transferts couplés dans parois alvéolaires Corrélations pour le transport convectif Évaluation analytique des échanges radiatifs Possibilités de représentation par un milieu équivalent homogène Limites d’apparition de la convection naturelle Importance du transfert radiatif Nécessité d’analyser le couplage conducto-convecto-radiatif AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires

24 Projets Mettre en commun les acquis théoriques
Mettre en commun les savoir faire Aborder les matériaux alvéolaires sous un angle académique ….et intéresser d’autres secteurs industriels AMETH – 9 novembre 2005 Parois alvéolaires