Mesures des propriétés thermiques des matériaux

Auteur(s) :

Jannot, Yves (1960-....) Découvrir l'auteur

Résumé

Présentation de l'ensemble des connaissances pour mesurer les propriétés thermiques d'un matériau. Les auteurs décrivent les différents modes de transfert de chaleur, les outils et les méthodes de la métrologie thermique, et les méthodes de caractérisation thermique. ©Electre 2018

Autre(s) auteur(s)
- Degiovanni, Alain
Éditeur(s)
- Iste éditions
Date
- 2018
Notes
- Bibliogr. Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (342 p.) : illustrations en noir et en couleur ; 24 cm
Collections
- Science des matériaux
Sujet(s)
ISBN
- 978-1-78405-423-6
Indice
- 621.61 Échanges et transferts thermiques, mesures thermiques
Quatrième de couverture
- La maîtrise de l'énergie dans le secteur industriel et la réduction de sa consommation dans les bâtiments seront des éléments clés de la transition énergétique. Pour atteindre ces objectifs, il est nécessaire d'utiliser, dans le premier cas, des matériaux ayant des caractéristiques thermiques adaptées à leur utilisation et, dans le second cas, des matériaux isolants ou même super-isolants. Dans les deux cas, leur utilisation optimale nécessite une parfaite connaissance de leurs propriétés thermiques.
  Le présent ouvrage se veut donc accessible à tous ceux, thermiciens ou non, qui ont besoin de mesurer les propriétés thermiques d'un matériau. L'objectif est de leur permettre de choisir la méthode de mesure la mieux adaptée au matériau à caractériser et de leur transmettre toutes les informations permettant de la mettre en oeuvre avec le maximum de précision.
Tables des matières
- - Mesure des propriétés thermiques des matériaux
  - Yves Jannot
  - Alain Degiovanni
  - iSTE éditions
  - Avant-propos 13
  - Chapitre 1. Modélisation des transferts de chaleur15
  - 1.1. Les différents modes de transfert de chaleur15
  - 1.1.1. Introduction et définitions15
  - 1.1.1.1. Champ de température15
  - 1.1.1.2. Gradient de température15
  - 1.1.1.3. Flux de chaleur16
  - 1.1.1.4. Bilan d'énergie16
  - 1.1.2. Conduction17
  - 1.1.3. Convection19
  - 1.1.4. Rayonnement20
  - 1.1.4.1. Linéarisation du flux radiatif21
  - 1.1.4.2. Cas d'une source à haute température21
  - 1.1.5. Stockage de chaleur22
  - 1.2. Modélisation des transferts de chaleur par conduction22
  - 1.2.1. L'équation de la chaleur22
  - 1.2.2. Conduction en régime permanent25
  - 1.2.2.1. Mur simple25
  - 1.2.2.2. Mur multicouche26
  - 1.2.2.3. Mur composite27
  - 1.2.2.4. Cylindre creux long (tube)29
  - 1.2.2.5. Cylindre creux multicouche30
  - 1.2.2.6. Cas général31
  - 1.2.3. Conduction en régime variable32
  - 1.2.3.1. Milieu à température uniforme32
  - 1.2.3.2. Milieu semi-infini33
  - 1.2.4. La méthode des quadripôles41
  - 1.2.4.1. Transfert unidirectionnel dans des murs plans41
  - 1.2.4.2. Transfert radial47
  - 1.3. Les propriétés thermiques d'un matériau48
  - 1.3.1. Conductivité thermique48
  - 1.3.1.1. Modèle parallèle49
  - 1.3.1.2. Modèle série49
  - 1.3.1.3. Modèle de Maxwell50
  - 1.3.1.4. Modèle de Bruggeman50
  - 1.3.1.5. Cas particulier d'un milieu poreux51
  - 1.3.2. Diffusivité thermique51
  - 1.3.3. Capacité thermique volumique52
  - 1.3.4. Effusivité thermique52
  - 1.3.5. Conclusion52
  - Chapitre 2. Outils et méthodes pour la caractérisation thermique53
  - 2.1. Mesure de la température53
  - 2.1.1. Thermomètre à colonne de liquide53
  - 2.1.2. Thermocouple54
  - 2.1.3. Thermistance56
  - 2.1.4. Résistance de platine57
  - 2.1.5. Détecteur IR58
  - 2.1.6. Caméra IR58
  - 2.1.7. Choix d'une méthode de mesure61
  - 2.1.8. Filtrage des données62
  - 2.2. Outils pour l'estimation des paramètres64
  - 2.2.1. Introduction64
  - 2.2.2. Modélisation quadripolaire64
  - 2.2.3. Analyse dimensionnelle69
  - 2.2.4. Étude des sensibilités réduites71
  - 2.2.4.1. Régime transitoire72
  - 2.2.4.2. Régime permanent75
  - 2.2.4.3. Conclusion77
  - 2.2.5. Méthode d'estimation des paramètres78
  - 2.2.6. Évaluation de l'erreur d'estimation due au bruit de mesure80
  - 2.2.6.1. Calcul analytique80
  - 2.2.6.2. Calcul statistique (simulations de Monte-Carlo)81
  - 2.2.6.3. Intérêt du calcul81
  - 2.2.7. Les autres sources d'erreur82
  - 2.2.7.1. Étalonnage du dispositif de mesure82
  - 2.2.7.2. Erreur sur les paramètres connus84
  - 2.2.13. Erreur de modèle85
  - 2.2.8. Domaine de validité d'un modèle et intervalle de temps d'estimation88
  - 2.2.8.1. Simulation numérique88
  - 2.2.8.2. Analyse des résidus92
  - 2.2.9. Choix de l'origine de la température95
  - 2.2.10. Conclusion95
  - Chapitre 3. Méthodes de régime permanent97
  - 3.1. Introduction97
  - 3.2. Plaque chaude gardée98
  - 3.2.1. Principe98
  - 3.2.2. Hypothèses et modèle99
  - 3.2.3. Dispositif expérimental100
  - 3.2.4. Pratique de la mesure100
  - 3.3. Plan chaud centré100
  - 3.3.1. Principe100
  - 3.3.2. Hypothèses et modèle101
  - 3.3.3. Dispositif expérimental103
  - 3.3.4. Pratique de la mesure104
  - 3.4. Ruban chaud107
  - 3.4.1. Principe107
  - 3.4.2. Hypothèses et modèle108
  - 3.4.3. Dispositif expérimental112
  - 3.4.4. Pratique de la mesure112
  - 3.5. Tube chaud114
  - 3.5.1. Principe114
  - 3.5.2. Hypothèses et modèle115
  - 3.5.3. Dispositif expérimental117
  - 3.5.4. Pratique de la mesure119
  - 3.5.4.1. Mesure sur des solides119
  - 3.5.4.2. Mesure sur des liquides121
  - 3.6. Cut bar122
  - 3.6.1. Principe122
  - 3.6.2. Hypothèses et modèle124
  - 3.6.2.1. Méthode cut bar version 1124
  - 3.6.2.2. Méthode cut bar version 2124
  - 3.6.3. Dispositif expérimental125
  - 3.6.4. Pratique de la mesure125
  - 3.6.4.1. Version 1125
  - 3.6.4.2. Version 2128
  - 3.6.4.3. Exemple d'installation de mesure129
  - Chapitre 4. Méthodes transitoires flux/température133
  - 4.1. Introduction133
  - 4.2. Plan chaud infini133
  - 4.2.1. Principe133
  - 4.2.2. Hypothèses et modèles134
  - 4.2.2.1. Modèle complet134
  - 4.2.2.2. Modèle simplifié136
  - 4.2.2.3. Limites de validité des modèles137
  - 4.2.3. Dispositif expérimental138
  - 4.2.4. Pratique de la mesure138
  - 4.2.5. Montage asymétrique141
  - 4.3. Plan chaud asymétrique fini144
  - 4.3.1. Mesure d'une température144
  - 4.3.2. Mesure de deux températures148
  - 4.4. Fil chaud151
  - 4.4.1. Principe151
  - 4.4.1.1. Méthode à un fil151
  - 4.4.1.2. Méthode à deux fils151
  - 4.4.2. Hypothèses et modèle152
  - 4.4.2.1. Méthode à un fil152
  - 4.4.2.2. Méthode à deux fils155
  - 4.4.3. Dispositif expérimental156
  - 4.4.4. Pratique de la mesure156
  - 4.5. Flash 1D159
  - 4.5.1. Principe159
  - 4.5.2. Hypothèses et modèles162
  - 4.5.2.1. Le modèle 3D163
  - 4.5.2.2. Réduction du modèle165
  - 4.5.2.3. Le modèle 1D171
  - 4.5.2.4. Prise en compte de la forme et de la longueur de l'impulsion173
  - 4.5.3. Méthodes d'estimation de la diffusivité175
  - 4.5.3.1. Méthode de Parker (Parker, 1961)176
  - 4.5.3.2. Méthode des temps partiels (Degiovanni, 1977)177
  - 4.5.3.3. Méthode des moments temporels (Degiovanni et Laurent, 1986)178
  - 4.5.3.4 Estimation à partir du modèle complet178
  - 4.5.4. Dispositifs expérimentaux183
  - 4.5.4.1. Banc de mesure183
  - 4.5.4.2. Exemple d'installations et de mesures185
  - 4.6. Flash 3D192
  - 4.6.1. Principe et historique 192
  - 4.6.1.1. Principe192
  - 4.6.1.2. Un peu d'histoire193
  - 4.6.2. Hypothèses et modèle194
  - 4.6.3. Méthode d'identification197
  - 4.6.3.1. Première étape197
  - 4.6.3.2. Deuxième et troisième étapes197
  - 4.6.3.3. Validation de la méthode198
  - 4.6.4. Exemple de dispositif expérimental200
  - 4.6.5. Pratique de la mesure204
  - 4.6.5.1. Mise en oeuvre de l'identification204
  - 4.6.5.2. Analyse des difficultés205
  - 4.7. Hot disc208
  - 4.7.1. Principe208
  - 4.7.2. Hypothèses et modèles209
  - 4.7.2.1. Modèle « sans sonde »209
  - 4.7.2.2. Modèle quadripolaire « avec sonde »211
  - 4.7.2.3. Étude de sensibilité212
  - 4.7.3. Dispositif expérimental213
  - 4.7.4. Étude expérimentale214
  - 4.8. Ruban chaud217
  - 4.8.1. Principe217
  - 4.8.2. Hypothèses et modèles219
  - 4.8.2.1. Modèle quadripolaire219
  - 4.8.2.2. Modèle simplifié221
  - 4.8.2.3. Cas d'un matériau anisotrope222
  - 4.8.2.4. Étude de sensibilité222
  - 4.8.3. Dispositif expérimental224
  - 4.8.4. Pratique de la mesure225
  - 4.8.4.1. Méthodes d'estimation des paramètres225
  - 4.8.4.2. Dimensions du ruban chaud228
  - 4.8.4.3. Résultats de mesures230
  - 4.8.4.4. Conclusion232
  - 4.9. Méthode 3ω233
  - 4.9.1. Principe233
  - 4.9.2. Hypothèses et modèle234
  - 4.9.3. Dispositif expérimental236
  - 4.9.4. Pratique de la mesure237
  - 4.10. Calorimétrie239
  - 4.10.1. Calorimètre différentiel240
  - 4.10.2. Calorimètre à chute242
  - Chapitre 5. Méthodes transitoires température/température245
  - 5.1. Introduction245
  - 5.1.1. Exemple 1 : flash classique247
  - 5.1.2. Exemple 2 : méthode du tricouche248
  - 5.2. Tricouche plan249
  - 5.2.1. Principe249
  - 5.2.2. Hypothèses et modèle252
  - 5.2.2.1. Hypothèses252
  - 5.2.2.2. Modèle252
  - 5.2.2.3. Prise en compte de la conduction dans l'air ambiant253
  - 5.2.2.4. Étude de sensibilité254
  - 5.2.3. Dispositif expérimental256
  - 5.2.4. Pratique de la méthode257
  - 5.3. Tricouche cylindrique259
  - 5.3.1. Principe259
  - 5.3.2. Hypothèses et modèle261
  - 5.3.2.1. Méthode d'estimation des paramètres inconnus263
  - 5.3.2.2. Étude des sensibilités réduites264
  - 5.3.2.3. Influence du diamètre du tube extérieur266
  - 5.3.2.4. Évaluation de l'effet d'une erreur sur une donnée266
  - 5.3.2.5. Évaluation de l'effet d'une erreur de centrage267
  - 5.3.2.6. Évaluation des écarts types sur les valeurs estimées267
  - 5.3.3. Dispositif expérimental269
  - 5.3.4. Pratique expérimentale270
  - 5.4. Méthode de l'ailette transitoire273
  - 5.4.1. Principe273
  - 5.4.2. Hypothèses et modèle274
  - 5.4.2.1. Modèle274
  - 5.4.2.2. Méthode d'estimation des paramètres inconnus276
  - 5.4.2.3. Étude des sensibilités réduites276
  - 5.4.3. Dispositif expérimental276
  - 5.4.4. Pratique de la mesure278
  - Chapitre 6. Choix d'une méthode adaptée279
  - 6.1. Conseils de mesure279
  - 6.1.1. Combien de mesures ?279
  - 6.1.2. Régime permanent ou régime transitoire ?280
  - 6.1.3. Et si le milieu est humide ?281
  - 6.1.4. Et si le matériau est semi-transparent ?282
  - 6.1.4.1. Milieux purement diffusants283
  - 6.1.4.2. Milieux purement absorbants284
  - 6.2. Choix d'une méthode285
  - 6.2.1. Solide consolidé285
  - 6.2.2. Liquides287
  - 6.2.3. Poudres287
  - 6.2.4. Couches minces288
  - Chapitre 7. Analogie entre les différents transferts289
  - 7.1. Diffusion de la chaleur par conduction289
  - 7.2. Diffusion de la vapeur d'eau290
  - 7.3. Ecoulement d'un gaz dans un milieu poreux292
  - 7.4. Analogie entre les différents transferts294
  - 7.5. Exemple d'adaptation d'une méthode thermique à un autre domaine294
  - Annexes 299
  - Nomenclature 327
  - Bibliographie 329
  - Index 341
Origine de la notice:
- Electre