EN ISO 8497 Isolation thermique - Détermination des propriétés de transfert de chaleur à l'état stationnaire de l'isolation thermique pour tubes circulaires

Dans la norme « EN ISO 8497 Isolation thermique - Détermination des propriétés de transfert de chaleur à l'état stationnaire de l'isolation thermique pour tubes circulaires », qui est basée sur une norme européenne et publiée par l'Organisation internationale de normalisation (ISO), les exigences de performance des appareils sont spécifiées, mais la conception des appareils n'est pas définie. Cette norme est généralement valable pour les tuyaux circulaires fonctionnant à des températures supérieures à la température ambiante. Le type d’échantillon, les températures et les conditions d’essai auxquels s’applique cette norme sont spécifiés en détail dans la norme.

La géométrie de l’isolation des tuyaux nécessite des termes particuliers qui ne s’appliquent pas aux échantillons plats. Le concept de linéaire est utilisé pour indiquer les propriétés basées sur la longueur unitaire (dans la direction de l'axe du tuyau) d'une dimension d'isolation donnée. Ces propriétés linéaires sont utiles car la perte de chaleur totale peut être calculée en connaissant la longueur du tuyau et la température applicable. Le concept de linéaire ne fait pas référence au flux de chaleur dans la direction axiale. Dans cette norme, la direction du flux de chaleur est principalement radiale.

Aux fins de la présente norme, les définitions et symboles donnés sont basés sur ceux donnés dans l'ISO 7345, à l'exception du transfert thermique linéaire. En outre,

• Le transfert thermique linéaire fait référence à la densité linéaire du débit de chaleur divisée par la différence de température entre la surface du tuyau et l'air ambiant dans des conditions d'état stationnaire. Il s'agit d'une taille d'isolation particulière et d'une mesure de la chaleur transférée de l'isolation à l'atmosphère ambiante.
• La résistance thermique linéaire est la différence de température entre la surface du tuyau et la surface extérieure de l'isolant divisée par la densité de flux thermique linéaire à l'état stationnaire. Elle est liée à une taille d'isolation donnée et est l'inverse de la conductivité thermique linéaire du tuyau.
• La conductivité thermique linéaire est l'inverse de la résistance thermique linéaire de la surface du tuyau à la surface extérieure de l'isolant. Il s'agit d'une certaine taille d'isolation.
• Le coefficient de transfert de chaleur de surface est la densité surfacique du flux de chaleur à la surface dans des conditions d'état stationnaire, divisée par la différence de température entre la surface et l'air ambiant environnant.
• La conductivité thermique est définie par une relation qui s’applique spécifiquement à la géométrie de l’isolation des tuyaux. Elle s'applique aux matériaux homogènes à l'état stationnaire et est l'inverse de la résistivité thermique. Étant donné que la température de surface du tuyau est utilisée, la conductivité thermique inclut l’effet de tout espace présent entre l’isolation et le tuyau.
• La résistivité thermique est l'inverse de la conductivité thermique. Il est nécessaire pour un matériau homogène dans des conditions d'état stationnaire.
• La résistance thermique surfacique exprime la différence de température entre la surface du tuyau et la surface extérieure de l'isolant divisée par la densité surfacique du flux thermique dans des conditions d'état stationnaire. C'est l'inverse de la conductivité thermique de la surface. La surface de la zone doit être spécifiée ici (généralement la surface du tuyau, parfois la surface extérieure de l'isolation ou autre chose choisie). Les propriétés de surface les plus courantes basées sur la surface unitaire sont souvent déroutantes lorsqu'elles sont appliquées à l'isolation des tuyaux, car la surface doit être choisie arbitrairement et peut varier de la surface du tuyau à la surface extérieure de l'isolation.

Les échantillons d'essai peuvent être rigides, semi-rigides ou flexibles (type couverture) ou remplis en vrac selon le cas. Il peut être homogène ou non homogène, isotrope ou anisotrope, contenir des fentes, des joints ou des éléments métalliques, et peut inclure des gaines ou d'autres revêtements. Les échantillons doivent être de taille et de forme uniformes sur toute leur longueur (à l'exception des irrégularités intentionnelles se produisant bien à l'intérieur de la section d'essai dimensionnée) et doivent être conçus pour être utilisés dans des tuyaux de la même taille que l'appareil d'essai présent. En général, les échantillons auront une forme extérieure circulaire concentrique au trou ; d'autres formes extérieures sont autorisées mais seul le transfert thermique peut être déterminé.

Le tube peut être utilisé à des températures allant jusqu'à la température de service maximale de l'échantillon ou des matériaux utilisés dans la construction du dispositif. La limite inférieure de la température du tube est déterminée par la contrainte selon laquelle elle doit être suffisamment supérieure à la température de la surface extérieure de l'échantillon pour fournir la précision de mesure souhaitée. Normalement, l'appareil fonctionne dans de l'air calme maintenu à une température ambiante de 15 à 35 degrés, mais cela peut être étendu à d'autres températures, d'autres gaz et d'autres vitesses. La température de la surface externe de l'échantillon peut également être stabilisée par l'utilisation d'une gaine ou d'une couverture extérieure chauffée ou refroidie ou par l'utilisation d'une couche d'isolation supplémentaire. Si une gaine extérieure ou une gaine froide est utilisée, un fonctionnement à des températures plus basses est possible à condition que le tuyau soit maintenu à une température plus élevée.

Le tuyau d’essai doit avoir une section transversale circulaire. Le tube à essai a normalement une orientation horizontale. D'autres orientations peuvent être utilisées, mais des considérations particulières doivent être prises en compte en raison des effets de convection possibles dans et autour du tube à essai et de l'échantillon.

Deux types de dispositifs de tuyauterie bien différents sont considérés dans cette norme : l'extrémité blindée et les types d'extrémité calibrés ou calculés, qui diffèrent dans le traitement du transfert de chaleur axial aux extrémités ou dans la section d'essai, les échantillons contenant des éléments à conductivité axiale élevée tels que les gaines métalliques étant testés uniquement dans le dispositif de type extrémité blindée.

Le transfert thermique linéaire peut être calculé pour tous les échantillons et constitue la propriété la plus utile pour mesurer les performances d'isolation des tuyaux. Connaissant sa valeur et les températures moyennes du tuyau et de l'air ambiant environnant, la perte de chaleur pour une longueur donnée de tuyau isolé peut être calculée directement, à condition que les conditions d'utilisation soient comparables aux conditions d'essai.

La conductivité thermique est souvent utilisée dans les propriétés. En théorie, cela ne peut être calculé que pour des échantillons homogènes de forme circulaire concentrique qui s'insèrent parfaitement dans le tube à essai sans aucun espace d'air. Dans la pratique, il est souvent nécessaire de s’écarter des conditions idéales pour que les erreurs qui se produisent soient jugées acceptables. La conductivité thermique est utile pour dériver le transfert linéaire ou d'autres propriétés pour les dimensions d'isolation autres que la mesure normale. D'autres fonctionnalités sont disponibles lorsqu'elles sont spécifiées de manière appropriée.

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