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Rayonnement du corps noir. Applications Niveau : MP-PC-PSI Réalisé par: RGUIBI

Rayonnement du corps noir. Applications Niveau : MP-PC-PSI Réalisé par: RGUIBI Abderrahim 1 Objectifs:  Rappel sur le transfert thermique par rayonnement.  Etude du rayonnement des corps noirs.  Maitrise de quelques applications de ce rayonnement. Prérequis: Principes de la thermodynamique. Thermodynamique statistique. 2 Plan: I. Définitions générales II. Relations générales du rayonnement III. Rayonnement du corps noir IV. Applications V. Conclusion et Perspectives VI. Bibliographie 3 4 I. Définitions générales I.1. Définition du rayonnement thermique 5 Dans le vide : 6 I.2. Mécanisme de transfert de chaleur par rayonnement 7 8 I.3. Classifications des grandeurs énergétiques 9 Pour les flux élémentaires on distingue : 10 I.4. Définition des grandeurs totales relatives aux émetteurs et aux récepteurs A. Grandeurs relatives aux émetteurs 11 12 B. Grandeurs relatives aux récepteurs 13 Exemple : Constante solaire Eos II. Relations générales II.1. Relation de Bouguer (Pierre BOUGUER 1698-1758 Physicien français) 14 II.2. Relation entre l’éclairement du récepteur et la luminance de l’émetteur Exemple : Luminance du soleil 15 II.3. Relation entre l’émittance et la luminance 16 II.4. Loi de Lambert 17 II.5. Grandeurs monochromatiques 18 III. Rayonnement du corps noir III.1. Facteurs d’apsorption de réflexion et de transmission 19 20 Ordre de grandeurs : 1. Lame à verre e = 1 mm 21 2. Effet de serre III.2. Définition du corps noir CN 22 Réalisation d’un corps noir III.3. Facteur d’émission ( émissivité ) 23 III.4. Lois des rayonnement thermiques III.4.1. Loi de Kirchoff 24 III.4.2. Loi de Planck 25 26 III.4.3. Loi de déplacement ( Wien) 27 III.4.4. Loi de Stephan-Boltzman IV. Applications IV.1. Calcul de la température d’équilibre d’un CN isolé et exposé au rayonnement solaire 28 Bilan thermique : 29 29 Tenue thermique Vérification de la tenue thermique d’une pièce en plastique Simulation du test au feu Hypothèses de la simulation  Les trois mécanismes du transfert coexistent  Modèle de la flamme solide  TFlamme=1500 °C  La pièce se comporte comme un corp noir 30 30 Tenue thermique Modélisation de la simulation sous SolidWorks Pièce cible Flamme solide 31 31 31 Tenue thermique Etapes de la simulation sous SolidWorks Simulation Définition des propriétés initiales Régime transitoire Ti = 25 °C Incrémentation à t = 6 secondes 10 minutes de l´essai 32 32 32 32 Tenue thermique Etapes de la simulation sous SolidWorks Simulation Définition des chargement thermiques la puissance rayonnée par la flamme P0 =16,55 KW Contact flamme/pièce Résistance thermique de conduction Contact Ensemble / Milieu ambiant Résistance thermique de convection 33 33 33 33 Tenue thermique Etapes de la simulation sous SolidWorks Simulation 34 34 34 34 34 Tenue thermique Résultats de l´analyse thermique  Après t1 = 6 secondes Nom Type Min Max Résultats thermiques TEMP: Température au pas de temps nº: 01(06 secondes) 3.002e+002Kelvin 6.104e+002Kelvin Noeud: 1989 Noeud: 14059 35 35 35 35 35 35 35 Tenue thermique Résultats de l´analyse thermique  Après t3 = 60 secondes Nom Type Min Max Résultats thermiques1 TEMP: Température au pas de temps nº: 10(60 secondes) 2.962e+002Kelvin 3.034e+003Kelvin Noeud: 265 Noeud: 13996 36 36 36 36 36 36 36 36 Tenue thermique Résultats de l´analyse thermique  À tfinal = 600 secondes Nom Type Min Max Résultats thermiques1 TEMP: Température au pas de temps nº: 10(60 secondes) 2.962e+002Kelvin 3.034e+003Kelvin Noeud: 265 Noeud: 13996 Aspect retardateur de Flamme Vérifiée 37 37 Conclusion 37 Perspectives Etude de la rayonnement thermique Rayonnement du corps noir Etude de quelques applications Etude numérique du rayonnement Généralisation de l’étude pour les corps non noir 38 Bibliographie [1] Cours de Mr. Goudin ; Cycle Préparation Education Fellow – UM6P [2] Cours de Mr. A. Bachir ; Transfert de chaleur . EMI [3] Le rayonnement du corps noir ; Cours de M1, physique statistique quantique . ENS Cachan [4] Modélisation des deux industriels ; RAPPORT D’ÉTUDE 14 / 03 / 2014Réf.: DRA-14- 141478-03176A. INERIS MERCI de votre attention uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-corps-noir-applications-rguibi-pdf 1 .pdf