Ailettes pour moteur thermique
Un moteur monocylindre en aluminium est équipé d'ailettes de refroidissement.
On souhaite connaître l'utilité de celles-ci.
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Conductivité thermique : k = 186 W/(m.K)
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matériau : aluminium
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hauteur cylindre : 150 mm
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ailette : hauteur = 20 mm, épaisseur = 6 mm, nombre : 5
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diamètre : Dext = 50 mm, Dint = 40 mm
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température : moteur - 200 °C (473 K), ambient - 27 °C (300 K)
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Quelle est la puissance thermique totale dissipée, avec et sans ailette ?
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Pour le calcul de la puissance du moteur avec ailettes, charger le fichier statut "example_a9.sst"
puis utiliser l'outil "Integral calculator" qui s'applique au contour créé.
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Un coefficient d'efficacité de 0.95 est appliqué sur ces ailettes, le moyen de calculer ce
coefficient sera donné ultérieurement dans la partie "Blog".
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Pro : 679 W (resp. 236 W ) avec les ailettes (resp. sans les ailettes)
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Student : 789 W (resp. 240 W ) avec les ailettes (resp. sans les ailettes)
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Ailettes pour transistor
Un transistor de hauteur 6 mm
et de diamètre 4 mm, est surmonté d'un dissipateur thermique
de conductivité thermique 200 W/(m.K)
(Aluminium).
Il y a 12 ailettes d'épaisseur 0.7 mm et
de hauteur 10 mm. Le montage introduit
une resistance thermique de 10•e-3 (K.m²)/W.
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coefficient de convection : 25 W/(K.m²)
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température ambiante : 20 °C
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Quelle est la puissance maximale admissible
pour que la température du transistor n'excède
pas 80 et 125°C ?
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Le contact thermique sera équivalent à un secteur de 0.2 mm d'épaisseur,
dont la conductivité est définie par conductivité thermique = e / k (e épaisseur,
et k conductivité thermique). Ici k ( appelé "contact" dans le modèle ) = 0.0002 / 0.0001 = 0.2 W/(K.m²)
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Ne pas oublier de multiplier par quatre le résultat obtenu puisque seulement un quart
du modèle est représenté dans QuickField. le contour est choisi sur le pourtour du corps du transistor.
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L'efficacité de l'ailette ( η = 0.988 ) est donnée à titre d'information. le moyen de calculer ce
coefficient sera donné ultérieurement dans la partie "Blog".
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Réponse : 1.45 W (resp. 2.54 W ) si la température du transistor peut
atteindre 80 °C (resp. 125 °C). Le modèle "Student" donne 1.43 W pour 80 °C.
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Ailette de refroidissement - ( + LabelMover )
Une ailette de refroidisseur cylindrique se
trouve dans l'air ambiant. Elle fait partie d'un ensemble
a 100°C.
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Ailette : Φ = 10 mm, coeff. de convection h = 100 W/(K.m²)
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température ambiante : 20 °C
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On veut comparer deux type de matériaux :
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Cuivre de conductivité thermique k = 400 W/(m.K)
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Inox de conductivité thermique k = 14 W/(m.K)
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Quelle est la longueur à partir de laquelle cette ailette n'est plus efficace ?
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Le problème est de symétrie axiale.
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On utilisera
LabelMover
pour faire varier la longueur de la tige et pour calculer la puissance thermique
dissipée pour constater que cette puissance tend vers une limite. La longueur pouvant varier de façon
importante, Student's Quickfield ne peut pas être utilisé.
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Cuivre : à partir de 350 mm, Pmax = 23.3 W
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Inox : à partir de 50 mm, Pmax = 4.15 W
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