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RÉSUMÉ
Les fluxmètres thermiques, jusqu'ici réservés à un usage en laboratoire, commencent à être aussi utilisés dans l'industrie. Cet article décrit les différents types de fluxmètres : à gradient, à inertie et à dissipation. Puis il détaille les principes d'étalonnage et les perturbations introduites par les fluxmètres dans l'environnement mesuré. Il conclut en présentant les principales applications industrielles de ces équipements de mesure.
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Pierre THUREAU : Professeur des Universités - Président honoraire de la Société française des thermiciens SFT
INTRODUCTION
L’emploi des fluxmètres thermiques qui était resté jusqu’à maintenant du domaine du laboratoire (car certaines versions supposent une mise en place partiellement intrusive pour les parois qui les reçoivent), commence à se répandre dans des applications industrielles.
Pour les versions de contact, les dimensions proposées, notamment les épaisseurs, risquent de perturber le transfert de chaleur précisément là où l’on se propose de le mesurer ; de plus, la nécessité d’étalonner et de contrôler fréquemment chaque fluxmètre, dont les caractéristiques sont souvent instables, tempère la confiance que l’on serait en droit de placer dans un capteur.
La transposition des techniques de la micro‐électronique à la réalisation des fluxmètres devrait faire tomber ces principales critiques, en offrant des capteurs particulièrement sensibles et discrets. En outre, partout où l’on se propose de réguler la température d’une enceinte, le fluxmètre peut souvent délivrer un signal amont par rapport à la température, la modification de température étant la conséquence d’une modification du flux.
La miniaturisation, favorable aux études fines de transfert de chaleur, et l’application aux régulations de température, devraient rapidement banaliser l’emploi de ce type de capteurs thermiques.
Les applications principales sont : étude des matériaux, régulation de température de locaux, surveillance de cuisson, contrôle thermique non destructif, mesures de pertes thermiques.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1988 par Pierre THUREAU
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1. Flux thermique
Le flux thermique Φ est défini par la puissance qui traverse une section dans un transfert thermique. Il s’exprime donc en watts [anciennement en kilocalories par seconde (kcal · s–1) ou en kilocalories par heures (kcal · h–1) ; pour les Anglo‐Saxons, en british thermal unit par seconde (Btu · s–1) ou en Btu · h–1].
La densité de flux thermique
en découle et s’exprime en watts par mètre carré (W · m–2) (anciennement kcal · s–1 · m–2, ou kcal · h–1 · m–2 ; pour les Anglo‐Saxons, en Btu · s–1 · ft–2 ou Btu · h–1 · ft–2).
Rappelons que :
1 Btu = 0,252 kcal = 1 055 J,
1 kcal · s–1 = 4 185,5 W,
1 Btu · h–1 · ft–2 = 3,154 2 W · m–2,
1 Btu · s–1 · ft–2 = 11,352 kW · m–2.
Les fluxmètres destinés à mesurer les flux thermiques mesurent en fait une densité de flux, car ils sont le plus souvent de dimensions définies.
On pourrait distinguer a priori trois types de fluxmètres, correspondant aux trois modes fondamentaux de transmission de la chaleur, par conduction, par rayonnement, par convection.
En fait, les fluxmètres destinés aux mesures de rayonnement prennent souvent le nom de bolomètres, pyranomètres 7. Ils intéressent plus particulièrement le flux reçu par une surface.
Les autres fluxmètres mesurent le...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GODEFROY (J.C.),, PORTAT (M.) - * - ONERA, T.P. 23 (1984).
-
(2) - RAVALITERA, BOUTNUIT,, THERY (P.) - * - Société française des thermiciens, mars 1981.
-
(3) - PONCIN (H.) - Thermocinétique impulsionnelle et mesure de la diffusivité thermique. - Chiron Paris (1978).
-
(4) - BRUNJAIL (C.) - * - Société française des thermiciens, mars 1981.
-
(5) - GARDON (R.) - A transducer for the mesurment of heat flow rate. - J. Heat Transfert (USA), p. 396, nov. 1960.
-
(6) - CORDIER (H.) - Une nouvelle méthode de mesure de coefficients locaux de convection. - NT 73, PST Ministère de l’Air (1958).
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...
ANNEXES
(liste non exhaustive)
HAUT DE PAGE
FGP Instrumentation : http://www.fgp-instrumentation.com
HAUT DE PAGE1.2 Fluxmètres à gradient tangentiel
Cicorel SA
HAUT DE PAGE1.3 Capteurs de flux thermique
Captec Entreprise : http://www.captec.fr
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