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Propriétés thermiques de nos matériaux

Construction et utilisation du four à pain. C'est ici que vous pouvez poser vos questions. Vous y trouverez aussi des liens vers des sites concernant la construction de fours à pain,ainsi que les photos de construction des fours des membres du forum


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Fran
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Re: Propriétés thermiques de nos matériaux

Message par Fran »

salut
la silice est pas trop mal ,
elle résiste plutôt bien a la chaleur comme composant principal du verre qui fond vers les 1200° si ma mémoire est bonne .
c'est pas le matériaux le plus performant en accumulation thermique mais ça reste correct et surtout facile a trouver

l'usage de fondu est plus discutable essentiellement pour sa mise en œuvre qui demande d’être plutôt rapide et habituer au produit . au final ça donne un produit peut être trop rigide . la chaux est bien plus facile a manipuler et garde une "certaine" souplesse . ça fait très bien le travail demandé

la on est plus sur des points de détail
dis moi ce dont tu as besoin et je te dirais comment t'en passer :wink:
le plus difficile n'est pas le savoir , c'est de l'apprendre et de le transmettre
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Momo
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Re: Propriétés thermiques de nos matériaux

Message par Momo »

J'ai utilisé la chaux sur la dernière version de mon four, ça fait le boulot.
Le fondu aussi, bien sur
SOMMAIRE ET RÉSUMÉ DU POST RESPECTUS PANIS
viewtopic.php?p=196055#p196055

mon sujet: viewtopic.php?f=1925&t=10812&start=225

mes vidéos: https://www.youtube.com/user/dodomo24/videos

Le clou qui dépasse attire le marteau
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Re: Propriétés thermiques de nos matériaux

Message par JJM »

J’ai relu avec intérêt ce débat sur nos matériaux de four, le débat a commencé il y a 10 ans et continue, s’enrichit. C’est formidable qu’un forum puisse laisser de telles traces de réflexions pour tous ceux qui désirent démarrer un projet de four. Bravo aux contributeurs, courage pour ceux qui continuent alors que leur propre four fonctionne depuis longtemps. De nouveaux futurs constructeurs en auront bien besoin, même s’ils ne deviennent pas membre du forum (j’aurais dû le devenir plus tôt, j’ai trop consommé sans donner).
J’ai choisi de m’intéresser au rôle de la voute dans la cuisson du pain, laissant pour le moment de côté le rôle de la sole qui ne relèverait pas du même principe (il s’agit bien sûr des fours construits par des particuliers).
Désolé, mais ma contribution est très volumineuse, elle n’a pas la prétention d’apporter une vérité, ce n’est qu’un élément du débat. Que ceux que ce type de texte ennuie se rassurent, on peut faire du très bon pain sans l’avoir lu. Dans un premier temps il faut que des membres du forum puissent critiquer et améliorer le texte. Dans un deuxième temps on pourrait donner des pistes de possibilités de matériaux permettant aux futurs bâtisseurs de faire leur choix ; on peut déjà faire un pari : pour construire une voute, il n’y a pas un seul matériau qui serait plus noble que les autres et largement plus efficace pour cuire du pain.
Je remercie fran pour ses conseils de mise en forme du texte que je vais fractionner en plusieurs messages.
A suivre …
Modifié en dernier par JJM le mar. janv. 01, 2019 23:36, modifié 1 fois.
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JJM
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Re: Propriétés thermiques de nos matériaux

Message par JJM »

Les fours à bois destinés aux particuliers, qu’ils soient très anciens, auto-construits par leur propriétaire, ou vendus actuellement dans le commerce, ont tous en commun une particularité : ils cuisent du pain grâce à une énergie qui n’est plus présente au moment de la cuisson ; le feu est éteint. C’est peut-être utile de rappeler cette évidence car cette invention ancestrale est tout ce qu’il y a de plus moderne : stocker de l’énergie pour s’en resservir plus tard. Tous nos chercheurs actuellement intéressés par les économies d’énergie ou l’utilisation des énergies renouvelables visent l’amélioration du stockage de l’énergie.
Mieux comprendre nos fours à bois c’est s’interroger sur le type de chaleur qui produit des pains de grande qualité. Nos pains ne sont pas en contact avec la voute, la chaleur qu’ils reçoivent dépend de la nature des matériaux de la voute, de leur capacité à accumuler et diffuser la chaleur mais aussi de la présence d’un espace (air) entre la voute et eux. Bien évidemment la sole est en contact avec le pain, la chaleur ainsi reçue n’est pas la même que celle émise par la voute. Je ne suis ni physicien ni thermicien mais je crains que la notion d’effusivité, évoquée dans les messages précédents, n’explique que les échanges de température par « contact » ce qui n’est pas le cas de la voute pour nos pains.
On connaît deux moyens de chauffer, des objets ou des hommes, qui ne sont pas en contact direct avec la source de chaleur : la convection (c’est l’air qui transporte la chaleur) ou le rayonnement (n’utilisant pas l’air pour chauffer l’environnement). Je n’évoque pas la conduction, elle, ressemblerait plus à la bouillote dans le lit (je vous parle d’un temps que les moins de 30 ans …), il y a contact entre deux objets, l’un plus froid que l’autre. Ce serait le cas pour la sole de nos fours, je n’en parlerai pas.
La différence entre convection et rayonnement peut s’illustrer à partir de contextes familiers. Les premiers convecteurs électriques chauffaient l’air de la maison, par convection l’air circulait (29° au plafond et 18° au sol : déplacement d’air accompagné de poussière), le confort n’était pas au rendez-vous : lorsque le convecteur s’arrêtait la sensation de froid ne tardait pas. On a donc inventé les radiateurs électriques « radiants », les résistances chauffant un matériau qui « rayonnait », faisant gagner du confort.
Ce rayonnement concerne nos fours à bois alors que les fours électriques de nos cuisines rayonnent à partir de leurs résistances (souvent masquées par une tôle) mais utilisent beaucoup la circulation de l’air chaud (or, la chaleur tournante n’est pas conseillée pour cuire du pain dans nos fours électriques et il vaut mieux ajouter des briques dans ces fours pour favoriser le rayonnement plutôt que la convection). On a la preuve que le rayonnement est plus utile à la cuisson du pain que les courants d’air chauds. Dans nos fours, le rôle de la voute serait d’émettre un rayonnement, c’est sa façon de cuire le pain. Je ne dis pas que l’air contenu dans le four n’est pas chaud, mais un rayonnement serait beaucoup plus efficace pour chauffer en pénétrant jusqu’au cœur du pain.
Sans entrer dans les détails techniques liés au rayonnement, détails que je ne maîtrise pas, (ce serait un phénomène naturel, des infrarouges avec une longueur d’onde ; parfois visibles ce serait la lumière du soleil : une propagation de photons ; un rayonnement électromagnétique ; un « micro onde » fabrique artificiellement une onde plus courte qui chauffe sans résistance électrique …), il est pourtant possible d’imager ce qu’est le rayonnement. Lorsque l’on est en montagne, le thermomètre indique 5° et pourtant, le soleil étant au rendez-vous, on peut enlever plusieurs couches de vêtements. Or l’air est réellement à 5°, température qu’on ne pourrait pas supporter, habillés ainsi, dans un local où le soleil ne pénètre pas. C’est le rayonnement du soleil qui nous chauffe, bien avant de pouvoir chauffer l’air ambiant. Ce rayonnement est une onde (c’est une énergie radiante) qui réchauffe à distance objets et humains on a même l’impression que cette chaleur ne chauffe pas uniquement notre peau : elle pénètre à l’intérieur (je n’ai pas perdu de vue la cuisson de nos pains qui n’ont pas la croute brulée pour que le centre soit à peine cuit …). Dans nos maisons nos radiateurs radiants émettent une onde comparable à celle du soleil, c’est leur façon d’émettre de la chaleur. Je laisse les spécialistes du forum nous donner des précisions plus argumentées sur ce sujet, mais il semble que la masse et densité de matière chauffée agissent sur la capacité à rayonner. Ainsi, pour les radiateurs à eau de notre chauffage central, ceux qui sont en fonte épaisse rayonnent plus que ceux en tôle fine, ces derniers chauffant majoritairement l’air qui les traverse (convection). C’est la construction de mon poêle de masse qui m’a sensibilisé à l’utilité du rayonnement, plusieurs heures après l’arrêt du feu la masse chauffée maintient un confort exceptionnel, même les cloisons exposées à ce rayonnement sont plus chaudes que les autres.
A suivre …
Modifié en dernier par JJM le mar. janv. 01, 2019 23:33, modifié 1 fois.
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Re: Propriétés thermiques de nos matériaux

Message par JJM »

Pour revenir à des matériaux pour fours, la brique et le béton traditionnel ont plus de chances de rayonner (plus d’énergie radiante) que du béton cellulaire léger et plein de trous qui sera par contre un bon isolant. La surface intérieure de notre voute, en contact avec les flammes, va s’échauffer et transmettre, par conduction, l’énergie thermique au reste de la voute (je fais référence au texte de S. d’Ornano : Petit traité sur la construction des fours à pain). Cette chaleur emmagasinée sera bien utile pour cuire en l’absence du feu, mais il est important d’éviter qu’elle ne se perde rapidement ce qui justifie sans ambigüité la nécessaire couche d’isolation, nos anciens n’avaient pas les matériaux performants ; n’hésitons pas à bénéficier d’une laine de roche par exemple. Il faut que la chaleur soit restituée vers l’intérieur et non l’inverse.
Si le plafond du four n’est pas horizontal, mais utilise une forme voutée, c’est pour concentrer plus de rayonnement sur les objets à cuire. Si les fours de grande dimension ont une voute surbaissée (la plus difficile à construire) c’est probablement pour que les pains du centre aient une onde de rayonnement d’une longueur proche de ceux placés en périphérie. Le surplus de longueur des ondes centrales étant un peu compensé par le fait que le haut de la voute est plus chauffé par le feu que les côtés (il s’usera en premier).
Surtout ne pas dire aux copains que votre pain est cuit à partir d’un principe thermodynamique, ils lui trouveraient un drôle de goût …
A suivre
Modifié en dernier par JJM le mar. janv. 01, 2019 23:37, modifié 1 fois.
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Re: Propriétés thermiques de nos matériaux

Message par JJM »

Cette rubrique dans le forum a légitimité pour regarder si une théorie peut aider à conseiller les constructeurs. Cette contribution n’y échappe pas mais confirme, s’il en était besoin, qu’on ne peut pas tirer directement de décisions de choix de matériaux. Les fours professionnels ont dû bénéficier de recherches onéreuses et complexes mais ils ne ressemblent pas aux nôtres. N’attendons donc pas des mises en équations de nos fours familiaux. Certains diront « tout ça pour en arriver là … ».
Est-ce qu’on serait dans une impasse ; mieux connaître comment ça marche mais ne pas avoir d’outils pour mesurer, quantifier le rayonnement d’une voute pour le comparer à celui d’une autre. Cette question m’a traversé l’esprit, mais je vais citer une réponse de Momo les débats précédents qui ouvre une solution :
Momo :
Par exemple mon four qui a une voûte assez fine, 8cm , mais 20 cm de laine de roche :
2h30 de chauffe, 1h30 de repos, puis cuisson, 3 fournées de pain, puis 4 fournées de brioches.
Après ça, le four est à 200°
Le lendemain, 24h après l'allumage, le four est à 120_130
Après 48h, il est à 80.

Voilà ce qu’il nous faut : sans instruments de mesure du rayonnement il faut avancer quand même, et c’est à nous de faire le job ; c’est l’empirisme qui vient à notre secours. Regardons de près nos fours qui fonctionnent bien, analysons leurs caractéristiques et déduisons ce qui sera utile aux constructeurs. On devrait trouver plusieurs sortes de bons fours, ça donnera du choix, et contrairement à l’école où il est déconseillé de copier, nos nouveaux constructeurs pourront « faire leur marché » et se servir.
Je rêve …
Il faudrait bâtir une grille d’analyse de nos fours rassemblant leurs caractéristiques, leurs performances (j’ai déjà aperçu dans le forum des tableaux de comportement thermique de fours).
Je rajouterais bien aussi des critères de qualité de cuisson du pain (j’aperçois déjà une difficulté : la qualité du pain dépend surtout du travail du boulanger). Alors il faut peut-être étudier de près les fours des adhérents qui font déjà du bon pain ; ils ont fatalement aussi un bon four …
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Fran
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Re: Propriétés thermiques de nos matériaux

Message par Fran »

salut

très intéressant comme intervention aussi pour échanger a ce sujet et laisser cette ligne pour les infos , je propose de se rendre sur échanges sur les Propriétés thermiques de nos matériaux
dis moi ce dont tu as besoin et je te dirais comment t'en passer :wink:
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Re: Propriétés thermiques de nos matériaux

Message par Sylv1du26 »

JJM, je me régale a te lire, étant mécanicien, plus pour l'instant, je connais les différentes émissions de chaleur et comment y remédier, en mécanique ont est confronté a cela tout les jours, augmenté la surface pour augmenter le transfert calorifique, comprimé/de-comprimé un gaz pour faire du chaud ou du froid, utiliser des matériaux réfléchissant pour protéger certaines parties, ont pense différemment par rapport a un four, mais le principe reste le même, c'est pour celà que j'en étais venu a pensé a un four en tuiles canal, avec, apparent dans la chambre de cuisson soit la partie bombée sois le creux, dans les deux cas ont augmente la surface de voûte, donc la captation calorifique et donc son émission en l'absence de source de chaleur, a condition d'une certaine épaisseur, d'un isolant et ou "réfractant" pour rediriger l'énergie vers l'intérieur,(comme la tôle de protection de turbo sur les R21 turbo qui était faite dans un matériau issus du spatial qui arrivé a avoir 800°c d'un côté et seulement 130°c de l'autre pour rien moins que 5 mm d'épaisseur, malheureusement ce type de matériau reviendrai a plusieurs milliers d'euros pour la surface d'un four mais il y'a d'autres matériaux intéressant moins onéreux), les rayons infrarouges se déplaçant perpendiculairement au matériau (ou presque si je dit pas de conneries), la forme, concave ou convexe suivant le sens de la tuile, ferait une émission de chaleur vraiment dans tous les sens donnant une uniformité et une réparation peut être plus harmonieuse qu'un dôme rond classique, je conçois que le montage d'un four comme ça serait un casse tête avec beaucoup de découpe pour faire une voûte qui se tienne, c'est une vision personnelle d'un point de vu de quelqu'un qui n'a pas encore de four a bois, mais comme toute idée même mauvaise peut faire avancer le schmilblik et ouvrir des discussions je tente😉
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Re: Propriétés thermiques de nos matériaux

Message par Fran »

alors oui , non ,pas exactement, etc etc

dans les grandes lignes ton raisonnement est correct d'autant plus avec l’expérience que tu en as .
Sylv1du26 a écrit : lun. janv. 15, 2024 15:49 les différentes émissions de chaleur
pour rappel a tous les lecteurs
- convection : au contact d'un corps chaud , l'air (ou l'eau ou ... ) un fluide donc capte une partie de la chaleur de la masse et la transfert plus loin .
c'est typiquement le radiateur qui chauffe l'air qui chauffe la maison
conduction : transfert de la chaleur au travers du (des) matériaux du façon plus ou moins facile , tu chauffe une barre de métal a une extrémité et quelque temps plus tard tu te brule les doigts a l'autre bout ; la dessus , le cuivre et l'aluminium sont pas mal , certains inox tres peu le verre pas fameux non plus mais il en est d'autre encore plus "retissant" (résistant) a transmettre tu en parle de l'un d'eux
le rayonnement : par exemple de celui qui nous manque le plus en hiver , le soleil :wink: ou juste une flamme ou tout autre objet émettant un rayonnement infra rouge ; celui ci traverse le vide , l'air , les vitres et quelques autres pour venir nous réchauffer les carcasse :P

pour un four a pizza par exemple , le feu est dans le four pendant la cuisson et c'est surtout le rayonnement du feu et la convection depuis celui ci de l'air chaud qui font la cuisson ; l'importance de la masse thermique est faible et a limite inutile
pour le pain , le plus souvent c'est sans le feu . donc la on chauffe la voute c'est rayonnement et convection et la chaleur se transmet en interne de la masse par conduction . feu sorti c'est encore le rayonnement et la convection qui viens cuire le pain mais aussi un peu par la convection avec le contact de la mie avec la sole .

pour pouvoir chauffer une voute , il lui faut une bonne conduction mais une constitution en feuilletage n'est pas super efficace , la différence des matériaux et de leurs coefficients distinctif font un décollage entre les différentes couches; c'est faible mais bien existant et la transmission entre les couches se fait par convection/rayonnement nettement moins efficace que la conduction dans ce cas ; la chaleur met encore plus de temps a progresser dans la masse .
si en plus le matériau a une forte résistance a la progression difficile et long a chauffer et c'est pas un feu d'enfer qui va accélérer tout ça sauf la fissuration interne de la masse
Sylv1du26 a écrit : lun. janv. 15, 2024 15:49 augmenté la surface pour augmenter le transfert calorifique
effectivement ça pourrait paraitre être une idée au prix de quelles complication voir fragilité
Sylv1du26 a écrit : lun. janv. 15, 2024 15:49 comprimé/de-comprimé un gaz pour faire du chaud ou du froid,
principe de la pompe a chaleur . on est sur une usine a gaz la
Sylv1du26 a écrit : lun. janv. 15, 2024 15:49 un four en tuiles canal, avec, apparent dans la chambre de cuisson soit la partie bombée sois le creux, dans les deux cas ont augmente la surface de voûte, donc la captation calorifique et donc son émission en l'absence de source de chaleur,
ça fige un peu le four dans son type de usage mais surtout la faible épaisseur des tuiles formeront un feuilletage qui viendra contrefaire l’idée de départ
Sylv1du26 a écrit : lun. janv. 15, 2024 15:49 d'un isolant et ou "réfractant" pour rediriger l'énergie vers l'intérieur
ça c'est l'idée , la chaleur vas déjà mettre un moment a traverser la masse le temps qu'elle retourne vers l’intérieur du four , elle se sera échapper a l’extérieur
Sylv1du26 a écrit : lun. janv. 15, 2024 15:49 les rayons infrarouges se déplaçant perpendiculairement au matériau (ou presque si je dit pas de conneries)
euh non justement dans toutes les directions , rayonnant donc , d’où le nom de rayons
Sylv1du26 a écrit : lun. janv. 15, 2024 15:49 ferait une émission de chaleur vraiment dans tous les sens donnant une uniformité et une réparation peut être plus harmonieuse qu'un dôme rond classique,
la surface surtout pas lisse du matériaux se charge elle même de repartir ce rayonnement tu ne ferait que reproduire a une plus grande échelle ce phénomène . tu as le droit de te simplifier la vie
Sylv1du26 a écrit : lun. janv. 15, 2024 15:49 je conçois que le montage d'un four comme ça serait un casse tête avec beaucoup de découpe pour faire une voûte qui se tienne,
comme tu dis justement
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Re: Propriétés thermiques de nos matériaux

Message par Sylv1du26 »

Merci de toutes ces précisions, c'est vrai que j'ai plus l'habitude de travailler avec des matériaux très différent, aluminium, fonte, inox...qui réagissent très différemment des matériaux de nos fours, et des tous les traitements qui existe aujourd'hui pour mieux diffuser ou réfléchir la chaleur (traitement à base de céramique a l'intérieur ou l'extérieur des collecteur d'échappement par exemple), il faut qu j'apprenne à pensé différemment comme disait un certain Steve 😉

Pour le rayonnement le soleil et un très bon exemple, pour ceux qui connaissent les radiateurs a eau en fonte, le lendemain après une bonne chauffe ont passent devant et ont sent de la chaleur, mais quand ont pose la main le radiateur est froid.
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Fran
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Re: Propriétés thermiques de nos matériaux

Message par Fran »

Les principes sont toujours le mêmes, seul les matériaux changent et leurs usages bien sûr.

Un objet commun qui lutte plus tôt bien sur les 3 moyens de transmission de la chaleur c'est la bouteille thermos avec ampoule de verre et vide d'air :

Le verre est plutôt un mauvais conducteur de chaleur , en plus il est fin et en contact avec l'extérieur que vers le goulot
Le vide plus ou moins poussé limite bien sûr la convection
Les parois argentée réfléchissent le rayonnement qui reste prisonnier entre les deux parrois et ne s'échappe pas enfin peu la aussi
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