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Help caloduc !

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aldimeola


Membre
Messages : 6

vendredi 19 septembre 2014 à 13:42:15     
Bonjour, j'ai grandement desoin d'aide à propose du caloduc. Je vais essayer d'être clair et concis.
Je suis en train d'essayer de faire une petite étude théorique du caloduc (ah les études). Simplement j'ai un gros problème. J'ai d'abord voulu étudier la température de l'eau qu'un caloduc réchauffait (j'applique simplement le premier principe à cette eau). Je trouve que cette température est une fonction affine du temps, de coefficient directeur phi (le flux thermique traversant le tube). Alors il m'a fallu calculer ce phi (j'ai utilisé beaucoup de nombres adimensionnels, c'était pas jojo). PROBLEME : dans aucune équation je ne fais prendre en compte la chaleur latente de changement d'état du fluide caloporteur. Cela me paraît logique puisque le transfert thermique entre le tube et l'eau que je souhaite réchauffer, il me semble, ne dépend que de la température du tube (c'est-à-dire celle du fluide au bout du tube) et de sa géométrie, sa composition. Mais dans tous les sujets, les cours, les vidéos d'explication que j'ai vus (même des cours de Centrale Paris...), on y voit que le principe du caloduc repose sur la chaleur latente de changement d'état du fluide caloporteur. Chose que j'ai du mal à comprendre : je comprends bien le rôle du fluide au niveau du cycle qu'il permet (transferts thermiques aisin possible aux deux bouts du tube, même si le tube est vertical, hé oui). Mais d'un point de vue énergétique, je ne comprends pas son rôle : il est d'abord liquide puis se vaporise (il gagne alors en énergie). Mais une fois vapeur, il redevient liquide (il perd alors exactement l'énergie qu'il a gagnée précedemment). Donc son énergie globale bien entendu reste la même.
Je ne vois pas en quoi les deux changements d'état accélèrent l'échange de chaleur. Il faudrait pourtant que j'intègre cette chaleur latente à mes équations...
Merci pour votre aide
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Isaak


Membre
Messages : 1551

vendredi 19 septembre 2014 à 15:49:53     
Salut à toi
l’intérêt du caloduc est d'utiliser un fluide qui se vaporise et donc prend de l'énergie à la source à refroidir pour la redistribuer plus loin en se condensant... donc la chaleur de vaporisation = capacité à évacuer bcp d'energie donc de chaleur aux composants sur lequel est fixé le caloduc
ce genre de transfert étant plus efficace qu'une convection naturelle ou forcée car la température de contact est plus vite refroidi du fait du transfert du fluide caloporteur.

L'Ours


dry noob (● ̄(エ) ̄ ●)
Messages : 2309

vendredi 19 septembre 2014 à 16:24:10     
En résumé:
Ton liquide va passer sur ton point chaud (typiquement le processeur d'un ordinateur). Etant dans une région chaude, sa thermodynamique va faire qu'il va se vaporiser.
Pour se vaporiser, il a besoin d'énergie. Il va donc piocher dans la chaleur environnante pour cela. A ce moment, il refroidit donc ton processeur.

Puis, étant maintenant plus léger, il va migrer vers le haut ou une région à pression plus faible.

En arrivant dans une région froide (via dissipation classique type radiateur à ailette), il va perdre de la chaleur, et donc redevenir liquide. En devenant liquide, il va évacuer de la chaleur (cette fameuse chaleur latente de liquéfaction) dans son environnement.

Ainsi, la chaleur qu'il a pris au point chaud est celle qu'il va rejeter au point froid.

Lui-même ne sert que de "camion à chaleur" en grande partie.

A titre d'exemple, pour faire gagner 1°C à 1l d'eau, il faut 4180J. Pour la faire passer de liquide à vapeur, c'est 220'000J environ...

Bien plus rentable donc.
aldimeola


Membre
Messages : 6

vendredi 19 septembre 2014 à 18:28:12     
Wouaw merci, je crois comprendre le phénomène maintenant
Alors, comme le fluide caloporteur n'est qu'un "camion à chaleur" (je retiens cette expression pour le jour de mon oral ), alors certainement c'est au flux thermique phi que je dois intégrer la chaleur latente, si je ne me trompe pas.
Je vois pas trop comment encore, mais faut bien chercher un peu (je suis encore preneur de conseils bien entendu ).
Merci pour vos réponses déjà
Rosco


Administrateur
Messages : 25913

vendredi 19 septembre 2014 à 20:26:06     
Ce n'est pas le changement d'état qui accélère directement l'échange. Il permet simplement d'évacuer de grosses quantités de chaleur avec peu de fluide car il faut beaucoup d'énergie pour changer d'état. La rapidité de transfert en elle-même est due à la vitesse du "courant d'air" qui se produit à l'intérieur du caloduc grâce aux différences de pression entre la/les parties chaudes et la/les parties froides. L'énergie contenue dans la vapeur se déplace + rapidement que si elle était transportée par conduction au sein d'un métal, c'est ainsi qu'un caloduc a une conductivité thermique apparente très élevée, bien plus que le diamant par exemple.
aldimeola


Membre
Messages : 6

mercredi 24 septembre 2014 à 20:18:18     
Donc pour un caloduc fonctionnant par gravimétrie, la pression est différente en haut et en bas ? Pourtant, les températures du fluide caloporteur en haut et en bas sont quasiment les mêmes, à savoir la température de vaporisation, non ?
Rosco


Administrateur
Messages : 25913

mercredi 24 septembre 2014 à 20:25:38     
La pression n'est pas uniforme à l'intérieur du fait des évolutions physiques, ça ne fonctionnerait pas sinon, la vapeur ne se déplace pas par magie

C'est de ce style là :

Image
aldimeola


Membre
Messages : 6

vendredi 26 septembre 2014 à 14:21:43     
Super document merci.
Donc en résumé :je voulais appliquer les principes de la thermo aux extrémités (extérieures) du tube. Mais c'est très insuffisant (voire faux ?), et il faut vraiment que m'intéresse à ce qui se passe à l'intérieur du tube pour étudier le transfert thermique que permet le caloduc ?
Rosco


Administrateur
Messages : 25913

vendredi 26 septembre 2014 à 21:53:48     
Les principes de thermo sont utiles dans des cas théoriques ou vraiment simple, mais dans le réel, il y a bien des phénomènes simultanés qui compliquent la mise en équation effectivement.
aldimeola


Membre
Messages : 6

vendredi 10 octobre 2014 à 14:27:18     
Désolé de répondre que maintenant. Bon merci beaucoup pour vos conseils à tous. Je vais faire ce que je peux
aldimeola


Membre
Messages : 6

vendredi 10 octobre 2014 à 14:32:32     
double post

Message édité par aldimeola le vendredi 10 octobre 2014 à 14:33:29
Google




     
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