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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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6. Perturbations introduites par les fluxmètres
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Perturbations générales : situés par définition à une interface, tous les fluxmètres modifient la nature de la surface expérimentée :
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en ce qui concerne la part des transferts de chaleur due au rayonnement, en modifiant le facteur d’absorption pour les flux absorbés ainsi que le facteur d’émission pour les flux émis, si l’on ne prend pas soin de traiter en conséquence la surface du fluxmètre ;
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en ce qui concerne la part du transfert de chaleur due à la convection, en modifiant le coefficient d’échange (surépaisseur locale, état de surface, etc.).
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Fluxmètres intrusifs : ils modifient en plus la paroi dans son épaisseur sous‐jacente, ce qui perturbe le champ thermique sous la surface même de ces fluxmètres et interdit leur utilisation pour la mesure de flux émis.
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Fluxmètres à paroi auxiliaire : par leur principe même, ils introduisent une résistance thermique parasite due à leur épaisseur propre, sans compter l’inévitable résistance de contact, variable selon les conditions d’application. Pour une épaisseur de 200 µm, la résistance propre unitaire de paroi auxiliaire, analogue à un shunt d’ampèremètre, peut être estimée à environ 3 × 10–3 K · W–1 pour 1 m2 soit 3o de perturbation pour une densité de flux de 1 kW · m–2.
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Fluxmètres à méthode de zéro : le flux généré par le fluxmètre se substitue localement au flux à mesurer, si bien que le fluxmètre doit être considéré comme un isolant parfait vis‐à‐vis de l’origine du flux : milieu indéfini ou non pour les flux absorbés, paroi pour les flux émis.
— Pour les flux reçus, la perturbation est dans le rapport des surfaces (surface du fluxmètre/surface étudiée).
— Pour les flux émis par contre, l’influence du fluxmètre est d’autant plus négligeable que sa surface est petite devant la surface étudiée ainsi que devant l’épaisseur de paroi, compte tenu de la conductivité du matériau.
Pour les utilisations sur paroi peu conductrices, de faible épaisseur, il est indispensable...
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BIBLIOGRAPHIE
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(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).
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(4) - BRUNJAIL (C.) - * - Société française des thermiciens, mars 1981.
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(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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