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Conductivité thermique d’un nanofluide

L’application qui suit concerne la mesure de conductivité thermique d’un nanofluide avec le THW-L2, analyseur de conductivité thermique des liquides. Pour cette application, le choix de l’échantillon s’est porté sur un nanofluide composé de glycol et de particules de diamant.

Le THW-L2, analyseur de conductivité thermique de la société Thermtest, est basé sur la technique du fil chaud et a été spécialement conçu pour mesurer la conductivité thermique des liquides de -50°C à 100°C. La technique du THW-L2 repose sur un temps d’essai court d’une seconde et une approche de mesure transitoire afin de limiter les effets de la convection. Cela garantit des mesures très précises avec une excellente reproductibilité. Le THW-L2 est conforme à la norme internationale ASTM D7896-14 – Standard Test Method for Thermal Conductivity, Thermal Diffusivity and Volumetric Heat Capacity of Engine Coolants and Related Fluids by Transient Hot Wire Liquid Thermal Conductivity Method.

La conductivité thermique d’un nanofluide composé de glycol et de particules de diamant a été mesurée avec le THW-L2 associé à un bain sec EchoTherm. L’échantillon a été mesuré 3 fois à 5 températures différentes afin de confirmer la reproductibilité. Les essais ont été réalisés de 10 à 50°C par pas de 10°C.

Transient Hot Wire THW-L2 : mesure de conductivité thermique de liquides

Le THW-L2 est un instrument de mesure de la conductivité thermique des liquides et des pâtes, développé par la société canadienne Thermtest. Il permet de réaliser des mesures rapides et fiables sur vos échantillons.

Calibration de l’analyseur de conductivité thermique des liquides

La sonde du THW-L2 a été calibrée en utilisant de l’eau distillée, dont les propriétés thermiques sont connues sur une large gamme de températures. Une mesure de conductivité thermique a ensuite été réalisée sur l’échantillon d’eau distillée afin de confirmer la bonne calibration de l’appareil.

 

Réalisation des essais de conductivité thermique d’un nanofluide

Conductivité thermique d'un nanofluideUn opérateur a versé l’échantillon de nanofluide dans le porte-échantillon pour liquides du THW-L2. Il a ensuite inséré la sonde dans la fente prévue à cet effet, puis a attendu 10 minutes que le système atteigne l’équilibre thermique avant de commencer les essais. Une fois le système isotherme, l’opérateur a programmé une série de 3 essais pour chaque température sur le logiciel THW-L2, avec un temps d’attente de 5 minutes entre chaque mesure. Les mesures résultantes ont été calculées de façon automatique par le logiciel pour déterminer les valeurs moyennes de conductivité thermique du nanofluide, ainsi que les statistiques qui les accompagnent.

 

 

 

Les résultats des mesures sont indiqués dans le tableau 1 ci-dessous.

Température (°C) Conductivité thermique mesurée (W/m.K) Écart-type (W/m.K)
Écart-type relatif (%)
10 0.475 0.003 0.6
20 0.484 0.004 0.7
30
0.495 0.002 0.5
40 0.505 0.000 0.0
50 0.512 0.001 0.2

Tableau 1. Conductivité thermique d’un nanofluide composé de glycol et d’eau de diamant, de 10°C à 50°C. Les valeurs moyennes affichées ont été calculées sur la base des 3 essais pour chaque température.

 

Conclusion

La valeur de conductivité thermique du glycol donnée dans la littérature est de 0,258 W/m.K, celle de l’eau est de 0,598 W/m.K, à 20°C. La valeur de conductivité thermique moyenne du nanofluide mesurée avec le THW-L2 à 20°C est de 0,484 W/m.K. Ce résultat, compris entre les valeurs de conductivité thermique des deux solutions mères, est donc cohérent. De plus, le fabricant du THW-L2 annonce une reproductibilité de ± 2% sur la plage de l’utilisation de la température ; tous les résultats expérimentaux sont confortablement dans cette gamme spécifiée.

 

En savoir plus sur le THW-L2

Pour en savoir plus sur cet analyseur thermique, retrouvez toutes les informations et spécifications de ce produit sur notre page internet dédiée au THW-L2. Vous pourrez également y télécharger une plaquette ou demander un devis.

Découvrir le THW-L2