Bulletin du Laboratoire d'essais mécaniques, physiques, chimiques et de machines du Conservatoire National des Arts et Métiers

- - B°K- Ado? 42)
  - BULLETIN
  - DU LABORATOIRE D’ESSAIS MÉCANIQUES, PHYSIQUES, CHIMIQUES ET DE MACHINES
  - DU CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET MÉTIERS
  - N° 22
  - SUR LES PROCÉDÉS DE MESURE DU COEFFICIENT
  - DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
  - DES MATÉRIAUX PEU CONDUCTEURS DE LA CHALEUR
  - PAR
  - M. HEYBERGER
  - Assistant au Laboratoire d’Essais
  - PARIS ET LIÈGE
  - LIBRAIRIE POLYTECHNIQUE CH. BÉRANGER PARIS, 15, RUE DES SAINTS-PÈRES, 13
  - LIÈGE, 1, QUAI DE LA GRANDE-BRETAGNE, 1
  - 1927
  - Tous droits réservés
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- - P
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  - SUR LES PROCÉDÉS DE MESURE
  - DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
  - DES
  - MATÉRIAUX PEU CONDUCTEURS DE LA CHALEUR
  - PAR
  - M. HEYBERGER
  - Assistant au Laboratoire d’Essais
  - LABORATOIRE D'ESSAIS
  - Bulletin no 22
  - —
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- - BULLETIN No 22.
  - 1927.
  - SUR LES PROCÉDÉS DE MESURE
  - DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
  - DES
  - MATÉRIAUX PEU CONDUCTEURS DE LA CHALEUR
  - PAR
  - M. HEYBERGER
  - Assistant au Laboratoire d’Essais
  - La connaissance du coefficient de conductibilité calorifique des matériaux présente un intérêt considérable pour les constructeurs et usagers d’appareils utilisés aux températures élevées (conduites de vapeur, fours, cornues, etc.) et aux basses températures (chambres froides principalement), puisqu’elle leur permet de calculer les pertes de calories ou de frigories à travers les parois de ces appareils. Aussi de nombreuses expériences ont-elles été effectuées en vue de déterminer ce coefficient.
  - Nous allons examiner quelques procédés de mesure du coefficient de conductibilité calorifique des matériaux isolants et peu conducteurs ayant la forme d’un mur.
  - Auparavant, définissons ce coefficient.
  - I. - DÉFINITION DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
  - Considérons (fig. i) un mur homogène, solide, d’épaisseur e, dont les faces AB, CD sont parallèles, indéfinies et maintenues à des températures constantes, l’une T., l'autre T2 (T. > T2).
  - Le Laboratoire d’Essais ne prend pas la responsabilité des opinions scientifiques ou techniques soutenues par ses collaborateurs.
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- - MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
  - Menons un plan MN parallèle aux faces AB et CD.
  - On peut admettre comme évident que tous les points de ce plan sont à une même température T, car rien ne les distingue les uns des autres.
  - A un moment donné, le mur atteindra un état d’équilibre thermique : la température des différents points sera stationnaire. A ce moment la quantité de
  - Fig. 1.
  - chaleur qui traversera pendant l’unité de temps l’unité de surface d’un plan quelconque MN sera indépendante de la distance de MN à ÀB; car, s’il n’en était pas ainsi, en décomposant le mur en tranches parallèles, l’une d’elles recevrait plus de chaleur de la tranche précédente qu’elle n’en cède à la suivante et alors elle s’échaufferait, ou bien encoreelle céderait plus de chaleur à la tranche suivante qu’elle n’en a reçu de la précédente et alors elle se refroidirait. Ainsi, la
  - T,
  - Température
  - Fig. 2. — Courbe des températures à l’intérieur du mur.
  - T
  - œ =Distance de la face froide au point considéré.
  - quantité de chaleur q qui, pendant l’unité de temps, traversera, l’unité de surface d’un plan quelconque MNsera constante.
  - On démontre facilement que, pour qu’il en soit ainsi, il faut :
  - 10 Que les températures des plans MN décroissent de AB à CD suivant une
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- - MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
  - 5
  - T __T.
  - progression arithmétique dont la raison est .—-, autrement dit que la répartition des températures dans le mur puisse être représentée par une ligne droite réunissant les 2 températures des 2 faces (fig. 2) ;
  - 2° Que g soit proportionnelle à la différence des températures des 2 faces du mur T. — T2, et inversement proportionnelle à l’épaisseur e du mur :
  - i (T, — T,)
  - 7 ===== K. —---2 .
  - 1 e
  - Dans le cas particulier où T. — T2 serait égal à 10 C., et e à l’unité de longueur, on aurait
  - q=k.
  - Ce coefficient k est appelé coefficient de conductibilité calorifique intérieur de la substance considérée : c’est la quantité de chaleur qui, pendant l’unité de temps, traverserait un mur d’épaisseur égale à l’unité de longueur, de surface égale à l’unité de surface, pour une différence de températures des 2 faces égale à 1° C.
  - La quantité de chaleur Q transmise à travers une surface S, parallèle aux faces maintenues à des températures Ti et T2, pendant 1 temps, 6 serait :
  - 0 — R.S.(T — T,)6
  - 2 e
  - D’où la formule générale :
  - S.G.(fi — T2)
  - Il est donc nécessaire, pour déterminer k, de mesurer les éléments suivants : Q, e, S, %, T, et T2.
  - Systèmes d’unités adoptés.
  - 2 systèmes d’unités ont été adoptés : le système C. G. S. et un système d’unités pratiques qui pourrait être appelé système des ingénieurs.
  - i° Système C. G. S. .
  - Dans ce système, Q est exprimé en calories-grammes, e en centimètres, S en centimètres carrés, 6 en secondes,
  - Ti et T2 en degrés centigrades.
  - k est donc la quantité de chaleur en calories-grammes qui, pendant 1 seconde, traverse une surface de 1 centimètre carré, à l'intérieur d’un mur de 1 centimètre d’épaisseur dont les 2 faces sont maintenues à des températures différant de 1° C.
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- - 6 MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
  - 2° Système des ingénieurs.
  - Dans ce système, 0 s’exprime en calories-kilogrammes, e en mètres,
  - S en mètres carrés, G en heures, 1\ et T2 en degrés centigrades.
  - k est donc la quantité de chaleur en calories-kilogrammes, qui, pendant i heure, traverse un mur de i mètre carré de section, de i mètre d’épaisseur, pour une différence de températures des a faces de 10 C.
  - Les résultats obtenus dans ce deuxième système sont plus simples que dans le premier. Aussi emploierons-nous ce deuxième système dans la suite de cet exposé.
  - Le nombre qui exprime la mesure du coefficient de conductibilité calorifique d’une substance déterminée, dans le système des ingénieurs, est 36o fois plus grand que dans le système C G. S.
  - II. — PROCÉDÉS DE MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE DES MATÉRIAUX PEU ET MAUVAIS CONDUCTEURS DE LA CHALEUR, AFFECTANT LA FORME D UN MUR
  - A) PÉCLET a exposé dans les Annales de chimie et de physique, en 1841, un procédé de mesure du coefficient de conductibilité calorifique d’une plaque homogène.
  - Il se servait d’un tube cylindrique dont les parois latérales, peu conductrices, étaient calorifugées avec du coton cardé et dont le fond était constitué par un disque de la substance à étudier. Ce récipient contenait un poids P d’eau à la température t.
  - Sur le fond de ce calorimètre il faisait arriver de la vapeur d’eau à T°.
  - Le disque ayant ses a faces en contact d'une part avec la vapeur d’eau à T° et d’autre part avec de l’eau à /°, était traversé par un flux de chaleur qui échauffait l’eau du calorimètre det àt‘ pendant un temps 6.
  - La quantité de chaleur transmise à travers le disque était donc :
  - Q=P( -t). (1)
  - Si t‘ diffère peu de t, on peut admettre que l’eau du tube conserve pendant toute la durée de l’expérience une température moyenne —9— et que, par conséquent, pendant cette expérience, les 2 faces du disque sont maintenues aux températures constantes T et ‘ •
  - La quantité de chaleur transmise à travers le disque est donc :
  - - 1+/).s.c e=-—2
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- - MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
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  - En égalant les expressions (i) et (2) on obtient une équation qui détermine k.
  - En théorie c’est parfait. Mais en fait, les résultats furent entachés d'erreurs considérables par la couche d’eau condensée qui couvrait le fond du disque.
  - Pour éviter cet inconvénient, Péclet plongea le disque qui fermait le cylindre dans de l’eau à T°; l’expérience montra que les variations de la température de l’eau du tube étaient sensiblement indépendantes de l’épaisseur du disque et de sa nature, ce qui prouve que la formule (2) n’était pas applicable. Cela tient à ce que les couches d’eau en contact avec les 2 faces du disque prennent une température intermédiaire entre celles de l’enceinte et de la face du disque. Tout se passe comme si on avait un système mixte composé d’un disque solide compris entre 2 couches d’eau. La conductibilité des substances essayées par Péclet étant beaucoup plus grandes que celle de l’eau, la conductibilité de l’ensemble restait à peu près invariable quelles que soient l’épaisseur et la nature du disque essayé.
  - Ayant reconnu cette grave cause d’erreur, Péclet chercha à y remédier en renouvelant l’eau en contact avec les faces du disque au moyen d’un agitateur. Alors les quantités de chaleur transmises parurent varier sensiblement en raison inverse des épaisseurs des disques.
  - Néanmoins l’influence perturbatrice des couches d’eau en contact avec les faces du disque ne fut probablement pas complètement éliminée car les résultats indiqués par Péclet sont beaucoup plus faibles que les résultats fournis par des expériences plus récentes et plus précises.
  - Voici quelques-uns des résultats indiqués par Péclet :
  - Briques réfractaires......................k == 0,6 (système des Ingénieurs).
  - Porcelaine................................k == 0,86
  - Terre cuite...............................k == 0,83
  - B) On peut rapprocher de ces expériences celles qu’avait publiées Fourier en 1828 dans les Annales de chimie et de physique.
  - Fourier se servait d’un enton-
  - noir rempli de mercure, fermé à sa base par une peau de chamois (fig. 3). Il plaçait cet appareil sur une caisse remplie de vapeur d’eau à T° ; la température du mercure devenait stationnaire, lorsque la chaleur transmise à travers la peau de chamois était égale à celle perdue par rayon
  - Fig. 3.
  - Peau de chamois
  - Hg
  - nement.
  - Il interposait ensuite entre cet appareil et la caisse une lame de la substance qu’il voulait étudier; le thermomètre se fixait à une température t'inférieure à la précédente t.
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  - MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
  - Admettant que la température du mercure est uniforme lorsque le thermomètre est stationnaire, il obtenait 2 équations d’où il tirait le coefficient de conductibilité calorifique de la lame expérimentée.
  - Mais il est évident que la couche de mercure en contact avec la peau de chamois n’étant pas incessamment renouvelée la méthode de Fourier est entachée des mêmes erreurs que celle de Péclet.
  - Sans doute, les expériences de Fourier et de Péclet ne présentent plus qu’un intérêt historique, mais elles eurent le mérite de poser de façon précise le .problème de la conductibilité calorifique et de montrer les écueils à éviter.
  - C) Méthode de Euchène. — Les matières étudiées par Péclet ont été portées à des températures ne dépassant guère 35°. Les lois de variation du coefficient
  - $
  - LParoi du four
  - Fig. 4. — Calorimètre de Euchène.
  - Tubulures pour le passage 1 des thermomètres
  - Plaque de feutre
  - de conductibilité en fonction de la température n’étant pas nettement établies, il était donc essentiel de reprendre ces expériences dans les conditions d’utilisation des substances.
  - C’est ce que fit Euchène au cours de ses recherches sur la détermination des pertes de chaleur à travers les maçonneries des fours à gaz (Communication de M. Euchène au Congrès international de l’industrie du gazen 1900).
  - Il appliquait (fig. 4) sur la
  - paroi d’un four un calorimètre muni d'un agitateur et calorifugé au moyen de plaques de feutre.
  - L’eau du calorimètre, continuellement agitée, s’échauffait régulièrement, ce qui permettait d’admettre la constance du passage de la chaleur.
  - Il était donc possible de calculer le coefficient de conductibilité de la paroi.
  - Par ce procédé, Euchène trouva pour une paroi en briques réfractaires un coefficient égal à 1,43 et à 1,39 pour des différences de températures de 700° et de 8650 environ entre les faces de cette paroi.
  - D) Méthode de WOLOGDINE. — M. Wologdine a perfectionné la méthode de Euchène en utilisant un calorimètre à circulation d’eau.
  - Il a présenté à la Société d’Encouragement pour l’Industrie nationale (Bulletin, mai 1909) les résultats de ses expériences de détermination de conductibilité calorifique de matériaux réfractaires.
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- - MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
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  - Dispositif expérimental (fig. 5).
  - a) La plaque étudiée, placée sur un four,à gaz, était directement soumise à l’action de la flamme. 3 couples thermoélectriques en platine-platine rhodié
  - Eau fraide
  - provenant
  - vase
  - 01 no 1
  - 3
  - 6 ci 0o
  - % 22 » :
  - Couple
  - Flammes
  - Vers cheminée
  - Vers cheminée
  - 7
  - Calorimètre ,57
  - Fig. 5. — Dispositif de M. Wologdine.
  - 22/7/0
  - étaient disposés dans 3 rainures verticales équidistantes du centre de la plaque : les soudures chaudes des deux premiers couples étaient à l’intérieur de la plaque, l’une à 5 millimètres de la face inférieure, l’autre à 5 millimètres de la face supérieure; le troisièmecouple donnait la température à l’intérieur du four, immédiatement sous la plaque.
  - b) Le calorimètre à circulation d’eau, placé sur la face supérieure de la plaque étudiée, était alimenté par un vase de Mariotte; la vitesse d'écoulement de l’eau était donc constante-, un diaphragme, percé en son centre d’une ouverture, permettait de réaliser un mélange intime des courants d’eau.
  - Dans les orifices d’entrée et de sortie de l’eau étaient disposés des thermomètres à mercure.
  - 9
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- - 10 MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITE CALORIFIQUE
  - Marche d’une expérience.
  - Le four était allumé sans que le calorimètre soit placé sur la plaque.
  - Lorsque les températures /r /2, /3 indiquées par les couples i, 2, 3 étaient stationnaires, l’équilibre était établi entre la chaleur fournie par le four et la chaleur perdue par radiation et par contact avec l'air extérieur; à ce moment, on plaçait le calorimètre sur la plaque et on faisait circuler l’eau. Un nouvel équilibre s’établissait; on mesurait alors le débit et l’échauffement de l’eau.
  - Au cours d’une expérience sur des briques de magnésie, les courbes des tem
  - pératures données par les couples thermoélectriques, avaient l’allure suivante
  - o' bé
  - CC
  - v—
  - Températures
  - 0000000 o o o o 0 0 o o o o o o o o
  - CD 00 t^ CD LD ^ CO
  - 100°
  - 10 20 30 40 50 GO 70 80 90 100 110 120 130
  - Temps en minutes
  - Fig. 6.
  - Calcul du coefficient de conductibilité.
  - L’auteur admettait que la courbe des températures, à l'intérieur de la plaque étudiée, en fonction des distances verticales de la face inférieure est une ligne droite. Il prolongeait donc la ligne droite qui réunit les températures à 5millimètres de chaque face pour obtenir les températures de chaque face (fig. 7).
  - Ainsi, dans une expérience sur des briques de magnésie, la température, à 5 millimètres de la face inférieure d’une brique de magnésie était 807° C et, à 5 millimètres de la face supérieure, 265° C.
  - 10
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- - MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE 11
  - La construction donne les températures suivantes : face inférieure 4, 84o° G; face supérieure t2 200° C.
  - iooo°........................... ......
  - Temp érature
  - 0o 8
  - 100°
  - %, %
  - %
  - &
  - infé prieure
  - Température à 5.1 dela fac e supérieure
  - O 1 10 + 0 o CJ
  - Epaisseur dela plaque en millimètres.
  - 1,020 kilogramme d’eau traversait le calorimètre en i minute et s’échauffait de 6°4 C (température à l’entrée 14°9 ; température à la sortie 21°3). Remplaçant dans la formule k= —O-e. les lettres par leurs valeurs, on S(t1 — Î2)
  - obtient :
  - Q == 1,020 X 6o X 6,4 (en une heure) == 391,68 calories-kilogrammes. e — o m. o5.
  - S=om2 012568 (surface du fond du calorimètre).
  - t, — t, = 8400 — 2000 = 6400.
  - D’où :
  - , _ 391,68 X 0,03 _ , - 0,012368 X 640 ~ 24 k = 2,43
  - E) MM. DOUGILL, Hodsman et COLB ont étudié, dans ces derniers temps la conductibilité de briques en terre réfractaire, en silice et en magnésie avec un appareil assez semblable à celui de Wologdine.
  - Mais la chaleur transmise à travers le panneau était utilisée à vaporiser l’eau contenue dans un calorimètre de 6 centimètres de long, de 5 centimètres de large et de 6 centimètres de haut.
  - La vapeur d’eau provenant du calorimètre traversait un condenseur et l’eau condensée était recueillie dans une éprouvette jaugée.
  - La vitesse normale d’évaporation était d’environ 3 centimètres cubes par
  - minute.
  - 2
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  - MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
  - Résultats obtenus par M. Wologdine.
  - Matériaux étudiés Intervalle de chauffage (Température de la face inférieure) Coefficient moyen de conductibilité k (Unités : heure, mètre, calorie, kilogramme et degr. centigr.) Observations
  - Briques en terre réfractaire, cuites à 1050° 10950-12200 1,260 Le coefficient k aug-
  - Briques en terre réfractaire (les mêmes mais cuites à 1300°) 6200-10850 1,512 mente avec la température de cuisson.
  - Pâte à carreaux 5630-10050 1,224
  - Pâte à cornues 6850-11200 1,368
  - Briques en bauxite 11200-11400 1,116 L’augmentation de k
  - Briques en silice . 7350-1015° 1,116 avec la température de cuisson n’a pu être nettement vérifiée. La conductibilité de bri-
  - Briques en magnésie blanche pure 5300- 9150 2,34 ques cuites à 1300° est 1,5 fois plus grande que celle des briques cuites à 1050°.
  - Briques en magnésie moins pure que les précédentes. 6750- 970° 2,556
  - Briques en magnésie et terre rouge de Vallauris . 4850-9050 1,278
  - Briques en pâte à creuset de verrerie 5630 0,900 Briques non cuites.
  - Briques en pâte à creuset de verrerie 6400-10350 0,882 Cuites à 12000.
  - Briques en pâte à creuset de verrerie 6150- 9900 1,620 Cuisson prolongée à
  - Briques en carborundum. 5550-10000 5,04 1600°. Conclusion : la cuisson à haute températ. augmente la conductibilité. L’auteur a constaté que
  - Briques en plombagine . 4850- 7030 9,-00 k augmente avec la teneur en carborundum et avec la température de cuisson. Chauffées à la flamme
  - Briques en fer chromé agglomérées par quantités considérables de matières argileuses 8030-1180° 1,224 réductrice.
  - Briques en fer chromé contenant peu de matières étrangères et peu compactes. 6750-11250 0,08 L’auteur a constaté que
  - Kieselguhr 630°- 9100 0,648 k est constant pour toutes températures pour fer chromé pur.
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- - MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE 13
  - De la quantité d’eau condensée q en litres en i heure, lorsque le régime est établi, on déduit facilement la quantité Q de chaleur correspondante en grandes calories.
  - 0 = 537-q.
  - (en admettant que la chaleur de vaporisation de l’eau est 537).
  - Les auteurs reconnurent l’utilité d’entourer le calorimètre d’une enveloppe isolante, feuille de caoutchouc par exemple.
  - Voici quelques résultats obtenus avec cet appareil :
  - Briques en terre réfractaire cuites à 1330° C. (66 0/0 Si0: ; 31 0/0 APD3; 1 0/0 Fe202 ; 1 0/0 Alk) Températures k
  - 600° 1000° 1,10 1,46
  - Briques siliceuses (95 0 0 SiO2 ; 2 0/0 Al20%; 1,1 0/0 F203 ; 1,5 0,0 Ca0) de 4000 à 1.2000 1,29
  - Briques de magnésie 92 0,0 MgO; 5 0/0 Si02; 1,6 0/0 Fe203 ; 1,7 0/0 G<0) 3200- 5600 700°-l 4000 5,44 3,28
  - L’examen de ce tableau nous montre que la conductibilité calorifique des briques de magnésie diminue nettement lorsque la température s’élève.
  - Remarques. — La formule de définition du coefficient de conductibilité,établie au début, ne peut être appliquée qu’à un mur indéfini, dont les 2 faces sont maintenues à des températures constantes : dans ce cas les surfaces isothermiques sont planes, parallèles, et les lignes d’émission de la chaleur sont perpendiculaires aux faces.
  - Or, dans les méthodes précédentes, la face froide du panneau présente 2 régions à des températures différentes : a) la région recouverte par le calorimètre et la région périphérique calorifugée. Au voisinage des bords du calorimètre, les lignes d’émission de la chaleur ne sont plus perpendiculaires aux faces et la formule générale ne peut être appliquée rigoureusement.
  - Pour éviter les perturbations dues aux bords, il est nécessaire d’isoler la région centrale au moyen d’un anneau de garde.
  - Ce principe a été adopté dans les méthodes suivantes:
  - F) Méthode de M. BIQUARD. — M. Biquard, ancien Chef de la Section de Physique du Laboratoire d’Essais du Conservatoire national des Arts et Métiers, dans une note en date du 3i janvier 1910 (C. R. des séances de l’Académie des Sciences, 44,829) expose une méthode de détermination de la
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- - 14 MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIIFQUE
  - chaleur transmise à travers des plaques de matières peu conductrices. Cette méthode est en usage au Laboratoire d’Essais.
  - a) Dispositif expérimental (fig. 8). — Le corps étudié est placé sur une étuve métallique plate A, B, C, D, dans laquelle circule un courant d’eau maintenue à température constante d’une part, et, d’autre part, un système de 2 cuves carrées concentriques remplies de glace. Les fonds de ces 2 cuves et le plafond de l’étuve sont en cuivre rouge épais.
  - Fig. 8. — Dispositif de M. Biquard, v
  - Eau de
  - centrale
  - tol LJ
  - Etuve
  - 0
  - Des couples cuivre-constantan sont disposés horizontalement contre la face inférieure du panneau.
  - Tout l’appareil est protégé contre la fusion de la glace extérieure au contact de l’air ambiant par d’épais matelas de liège.
  - L’auteur admet que, lorsque le régime est établi, c'est-à-dire lorsque l’écoulement de l’eau de fusion de la glace est constant, la transmission de la chaleur, dans la région correspondant à la base de la surface centrale, est exempte des perturbations dûes aux bords et se fait au travers des surfaces isothermiques planes et parallèles ; la connaissance de la quantité d’eau de fusion de la glace provenant de la cuve centrale pendant l’unité de temps, de la surface du fond de cette cuve, de l’épaisseur du panneau et de l’intervalle de température L — t2 des 2 faces, permet de calculer le coefficient de conductibilité calorifique par la formule :
  - 79,3 Qe S(^ —ta)
  - (chaleur latente de fusion de la glace : 79,3 calories par kilogramme).
  - Dans cette même note, M. Biquard indique que, pour déterminer des coeffi-cients de conductibilité dans des intervalles dépassant 100°. Il est nécessaire de remplacer l’étuve à eau par une plaque chauffée électriquement, surmontée d’une plaque épaisse de cuivre destinée à uniformiser la température.
  - b) Résultats. — Les résultats suivants ont été obtenus avec cet appareil.
  - 14
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- - MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE 15
  - Désignation des matières Intervalle de température t,-t2 en degrés centigrades Coefficient de conductibilité moyen (m3, heure, grande calorie, degré C)
  - Liège aggloméré 49033 0,038
  - Panneau de silice (kieselguhr) ...... 480 0,055
  - Panneau caoutchouc 590 0,036
  - Panneau de briques isolantes 41° 0,215
  - Plaques de tôles métalliques enduites de matières isolantes 350 0,270
  - Panneau d'ondulium aggloméré au brai . 360 0,117
  - Panneau de solomite 30° 0,067
  - Panneau à face inférieure et supérieure en fibro-ciment 420 0,335
  - Panneau de carreaux de porcelaine sur mortier ciment 250 0,687
  - Panneau en briques rouges repressées jointoyées par un mortier composé de sable de Seine et de ehaux hydraulique .... 2603 0,725
  - Panneau en briques jaunes 230 0,882
  - Panneau en briques blanches silico-calcaires, jointoyées 2401 0,895
  - Diatomées pulvérulentes . 3805 0,075
  - Briques silico-ardoises 2306 0,795
  - Briques rouges d’argile 28°5 0,966
  - Panneau constitué d’un mélange de poudre d’ardoise et de chaux hydraulique . . . 250 0,614
  - Panneau bois 400 0,060
  - Panneau en ébonite mousse 400 0,100
  - Un autre panneau eu ébonite mousse . . . 460 0,042
  - Terre floconneuse 390 0,055
  - Briques légères perforées 340 0,166
  - Ebonite 48°5 0,031
  - Amiante blanche en fibres (57 kgs par m3) . — 0,054
  - Amiante ondulée (carton) (Ondulium 260 kgs par m3) — 0,072
  - Amiante comprimée (1.240 kgs par m3) . . — 0,220
  - Kapok de Java (15,7 kgs par m3) . — 0,034
  - Air sec, en repos : Pour très petites épaisseurs ..... 0,02
  - Pour épaisseurs de 20 mm — 0,04
  - Pour épaisseurs de 40 à 140 mm. — 0,07
  - Air en mouvement — 0,115
  - G) Randolph a étudié en 1912. la conductibilité des matériaux isolants tels que l’amiante, la Laine minérale, la terre d’infusoires, le coton en utilisant un calorimètre à circulation d’eau entouré d’un anneau de garde.
  - Le panneau à essayer, dont l’épaisseur variait de 1 à 5 centimètres, était placé entre une plaque métallique, chauffée aussi régulièrement que possible au moyen de résistances électriques et, d autre part, le calorimètre.
  - La quantité de chaleur transmise à travers le panneau pendant un temps déterminé se déduisait de la quantité d’eau ayant traversé le calorimètre pendant ce temps et de l'échauffement de l’eau.
  - La température de l’eau du calorimètre différait peu de la température ambiante; celle de la plaque chaude était comprise entre 1000 et 60o° G,
  - 15
  - 5 Al
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- - 16 MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
  - L’auteur signale que l’écart de température dans le calorimètre et dans l’anneau de garde était inférieur à 1/10 de degré C.
  - Remarque. — L’emploi d’un calorimètre à circulation d’eau ne convient pas pour l’étude des mauvais conducteurs de la chaleur, car l’élévation de température de l’eau est très faible. C’est pour cette raison que les valeurs trouvées par Randolph sont en général faibles : c’est ainsi qu’il indique pour coefficient de conductibilité calorifique de la laine de densité 0,192 un coefficient sensiblement égal à celui de l’air sec non agité en petite épaisseur : k == 0,02 environ.
  - Voici quelques autres résultats indiqués par Randolph :
  - Substances Températures en degrés C. K unités pratiques Dates
  - Amiante . . 5000 de 0,059 à 0,076 1912
  - Edredon 100° 0,0396 1912
  - Kieselguhr 1000 0,089 1912
  - Bois (sans spécification). — a) densité 0,02. . . — b) densité 0,2 . . .. 1000 . . 1000 0,0396 0,019 1912
  - H) BOYD-DUDLEY a employé en 1915, le même procédé pour mesurer les quantités de chaleur transmises à travers des parois planes en briques de silice, de magnésie et d’argile.
  - Il appliquait un calorimètre à circulation d’eau pourvu d’un anneau de garde sur la paroi d’un four chauffé au coke.
  - La répartition des températures était mesurée au moyen de couples thermo-électriques disposés à différentes profondeurs dans des trous percés à cet effet.
  - Une période de 8 à 9 heures après l’allumage était admise pour l’établissement du régime.
  - Avec ce dispositif Boyd-Dudley trouva que la conductibilité des briques de magnésie est à peu près constante entre 435° et 8300 C, ce qui est contraire aux résultats de Dougill, Hodsman et Cobb.
  - Voici quelques autres résultats indiqués par l’auteur.
  - Briques en terre réfractaire . 53 0/0 SiO2 ; 43 0/0 Al203 ; 2 0/0 Fe203 ; 1,5 Alk. . Température k Dates
  - 1000 1000° 0,61” 1,22 1915
  - Briques siliceuses 96 0/0 SiO2; 0,9 0/0 A12O3 0,8 0/0 Fe*03; 1,8 0/0 Cad 1000 1000° 0,79 0,45 1915
  - Briques magnésie 86,5 0/0 MgO ; 2,5 0/0 SiO: 7 0/0 Fe203 ; 2,7 0/0 GaO 450° 830° 4,86 1915
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- - MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
  - 17
  - Observation. — La disposition des couples présente un inconvénient : les fils étant perpendiculaires aux surfaces isothermiques peuvent refroidir les soudures chaudes par conduction et vicier les lectures (le procédé de Wologdine présente le même inconvénient, les couples étant disposés de la même façon).
  - I) Méthode de Griffiths. — L’application des méthodes précédentes présente des difficultés lorsque les parois des panneaux expérimentés ne sont pas planes
  - Réservoir
  - àniveau constant
  - Couples
  - &
  - CJ § g
  - Bain
  - fondu
  - é isolante/
  - $ 8 CD.
  - % 0 6 S
  - Fig. 9. — Dispositif de M, Griffiths.
  - ou régulières; la présence' de couches d’air entre ces parois et les plaques chaudes et froides peut entacher les résultats d'erreurs grossières.
  - Pour surmonter ces difficultés, M. Griffiths a imaginé le dispositif suivant (fig. 9) : une face du panneau expérimenté est immergée dans un bain de métal fondu (étain par exemple); la chaleur qui traverse le panneau est transmise à un calorimètre à circulation d’eau, pourvu d’un anneau de garde, cimenté sur l’autre face. L’anneau de garde et le calorimètre sont séparés par un intervalle rempli de feuilles de mica ; ils sont alimentés par un réservoir à niveau constant afin que le débit soit lui-même constant.
  - 17
  - laboratoire D’ESSAIS. — Bulletin no 22. 2
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- - 18 MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
  - J) MÉTHODE DU NATIONAL-PHYSICAL-LABORATORY (fig. 10 et II). - Dans toutes les méthodes précédentes, on mesure la quantité de chaleur sortant de la face
  - Fig. 10
  - AA
  - N 8
  - froide du mur; le National-Physical-Laboratory a mesuré la quantité de chaleur qui pénètre dans le mur.
  - Une plaque chauffée électriquement est disposée « en sandwich » entre 2 murs rigou-reusement identiques constitués par la substance étudiée. Elle est formée de fils conducteurs isolés et placés entre deux plaques métalliques (aluminium ou cuivre) ; elle comporte 2 régions : une région centrale, carrée de 1 mètre de
  - : chaude
  - Anneau
  - -=========-o ================
  - 3
  - Fig. I1.
  - Fig. 10 et II. — Dispositif du Laboratoire National de Physique.
  - côté environ et une région périphérique de 33 centimètres de largeur, constituant un anneau de garde. Ces 2 régions sont séparées par un joint d’air et sont chauffées séparément, de telle façon que leur température soit la même (à 1/100 de degré C près dit l’auteur).
  - La face extérieure de chaque mur est en contact avec une plaque de fer maintenue à une température constante comprise entre + 150 Cet — 250 C par circulation d'eau ou de saumure.
  - Les températures sont mesurées au moyen de couples thermoélectriques disposés dans des rainures sur la plaque chaude et sur la plaque froide.
  - On mesure l’énergie électrique fournie à la région
  - centrale de la plaque chaude et on calcule l’énergie calorifique équivalente. Cette énergie traverse les 2 murs en quantités sensiblement égales.
  - 18
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- - MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE 19
  - Avec cet appareil, on a pu essayer des panneaux de matières calorifuges dans des conditions correspondant exactement aux conditions d’utilisation dans les chambres froides.
  - Voici quelques résultats indiqués par ce laboratoire.
  - Substances Températures IL (Unités pratiques) Dates
  - Charbon de bois (sec) . . . . Liège (fin granulé) Liège en plaque — aggloméré au brai . Terre d’infusoires Briques en diatomites . . 0 0 0 0 106° 0,047 0,037 0,04 0,07 0,037 1920 id. id. id. id.
  - K) Méthode actuelle du Laboratoire d’EsSAIS POUR L'ÉTUDE DE LA CONDUCTIBILITÉ DES CORPS PEU CONDUCTEURS, AUX TEMPÉRATURES élevées. — Le dispositif (fig. 12) permet de mesurer avec certitude la quantité de chaleur transmise à travers un corps de forme plane. Comme dans le procédé de Dou-gill, Hodsman et Cobb,la chaleur sortant de la face froide est utilisée à vaporiser l’eau contenue dans un calorimètre.
  - Dispositif expérimental.
  - a) Le calorimètre est constitué par deux cuves cylindriques concentriques, remplies d’eau distillée, portant à leur partie supérieure une tubulure pour le remplissage et le dégagement de la vapeur.
  - La cuve extérieure est semblable à l’appareil utilisé pour déterminer la position du point 100 du thermomètre centigrade ; elle se compose : 1° d’une chaudière cylindrique de 24 centimètres de diamètre et de même hauteur,
  - calorifugée avec de l’amiante en fibres ;
  - Calorimétre
  - 06 3
  - 28
  - 70
  - Anneau de garde
  - Fig. 12.
  - 19
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- - 20 MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
  - 20 D’une sorte de cheminée constituée par un tube ouvert à ses 2 extrémités, fixé sur la partie supérieure de la chaudière;
  - 3° D’un manchon concentrique, fermé à sa partie supérieure, fixé sur la cuve et entourant le tube; ce manchon présente à sa partie inférieure des ouvertures pour le dégagement de la vapeur.
  - La cuve intérieure, également en cuivre rouge, est surmontée d’un tube cylindrique à la partie supérieure duquel est fixé un tube incliné conduisant la vapeur à un condenseur.
  - Dans ces conditions la cuve intérieure et le tube qui la surmonte sont protégés contre tous réchauffements ou refroidissements parasites par l’eau bouillante de l’anneau de garde et par la vapeur qui s’élève dans la cheminée.
  - b) la plaque chauffante est constituée par une plaque de fer ou d’acier épaisse disposée à la partie supérieure d’un four cylindrique à gaz dont les flammes sont régulièrement réparties au moyen d’une rampe circulaire.
  - c) Le panneau, de 10 centimètres d’épaisseur est disposé entre le calorimètre et la plaque chaude.
  - La répartition de la température dans ce panneau est mesurée au moyen de couples thermoélectriques disposés dans des rainures pratiquées sur chaque face (Couples platine-platine rhodié sur la face chaude, couple fer constantan sur la face froide).
  - Marche d’une expérience.
  - On allume le four, la température de l’eau du calorimètre et de l’anneau de garde s’élève progressivement jusqu’à la température d’ébullition.
  - On recueille dans une éprouvette graduée l’eau condensée provenant du calorimètre.
  - On règle le chauffage de façon que la température de la face chaude soit stationnaire (1.0000 par exemple).
  - Lorsque la quantité de chaleur qui traverse le panneau pendant l’unité de temps est constante la quantité d’eau condensée pendant le même temps est elle-même constante. Cet état d’équilibre est habituellement obtenu 4 ou 5 heures après l’allumage.
  - Ayant déterminé les éléments suivants :
  - Q : quantité d’eau condensée pendant l’unité de temps;
  - e : épaisseur du panneau expérimenté;
  - S : surface du fond de la cuve centrale;
  - t, : température de la face chaude;
  - t2: température de la face froide.
  - on calcule /c en appliquant la formule de définition :
  - L_537.Q.e
  - ‘ “ S(6 _ (2)
  - en admettant pour chaleur de vaporisation de l’eau 537.
  - 20
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- - MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
  - 21
  - Observation. — Cette méthode présente les avantages suivants :
  - 1° La température de la face supérieure est maintenue à une température rigoureusement constante, voisine de 100° C. »
  - 20 La présence de l’anneau de garde et de la cheminée qui le surmonte préserve le calorimètre et son tube de dégagement de toute cause extérieure de refroidissement.
  - 3° La disposition des couples dans des rainures parallèles aux faces, suivant des surfaces isothermiques, évite le refroidissement des soudures chaudes par conduction.
  - RÉSULTATS
  - Un certain nombre d’expériences ont été effectuées avec ce dispositif sur les matières suivantes : cyanamide, briques de diatomite, terre d’infusoires.
  - Voici, à titre d’exemple, la marche d'une expérience effectuée sur un panneau de cyanamide pulvérisée de densité apparente égale à 0,93 et d’épaisseur égale à o m. 10.
  - Surface de la région A.B.C.D........................ o m2 0581
  - Allumage du four à.................................. 7 heures
  - A lo h. 3o, température de la face inférieure t. == i.ooo° C. ' A 12 h. 3o, commencement de l’ébullition t2 voisin de 100° C. A partir de 14 h. on recueille l’eau condensée pendant chaque heure; la quantité d’eau recueillie varie de o 1. o3o à o 1. 03I par heure.
  - Cinq expériences semblables, effectuées à différentes dates sur cette matière, ont confirmé ce résultat.
  - Le coefficient de conductibilité, déduit de ce résultat, est 0,15 (approximation : i o/o).
  - Voici les résultats obtenus dans les mêmes conditions sur les autres panneaux expérimentés :
  - Briques de diatomite, de densité 0,39........................ k = 0,142
  - Terre d’infusoire tassée sous une densité de 0,200 . . k == 0,06
  - Remarques. — Le coefficient de conductibilité calorifique des briques de diatomite avait été trouvé égal à 0,137 pour un intervalle de température compris entre 00 et 4o° C. Celui de la terre d’infusoires, dans les mêmes conditions, avait été trouvé égal à 0,052.
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  - MESURE DU COEFFICIENT DE CONDUCTIBILITÉ CALORIFIQUE
  - CONCLUSION
  - La multiplicité des méthodes exposées, les divergences entre les résultats indiqués par différents expérimentateurs, divergences s’élevant fréquemment à 20 o/o, montrent nettement que la détermination du coefficient de conductibilité calorifique présente de grandes difficultés.
  - Il convient toutefois de noter que les divergences observées tiennent surtout à ce que toutes les précautions convenables n’ont pas toujours été prises soit pour la mesure des températures, soit pour la mesure des quantités de chaleur soit enfin pour éviter toute cause extérieure de refroidissement ou d'échauffement du calorimètre.
  - D’autre parties lois de la variation du coefficient de conductibilité calorifique n’ont pu être nettement établies; les résultats indiqués à ce sujet par divers expérimentateurs sont parfois contradictoires.
  - On peut donc conclure que le coefficient de conductibilité calorifique est une des constantes physiques dont la détermination nécessite de multiples précautions que n’ont pas toujours prises les expérimentateurs, et, qu’à ce sujet, une révision des résultats antérieurement obtenus, doit s’imposer pour leur utilisation aux études des parois.
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  - BULLETIN DU LABORATOIRE D'ESSAIS
  - MÉCANIQUES, PHYSIQUES, CHIMIQUES ET DE MACHINES
  - DU
  - CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET MÉTIERS
  - Le Bulletin n’est pas périodique, il parait par fascicules détachés
  - Organisation et outillage du laboratoire d'essais (N° 1. Épuise).
  - Rapport du Congrès de Berlin, juin 1903.
  - N» 2. Extrait du rapport de mission donnée au chef de Ja section des matériaux de construction au Congrès de chimie de Berlin (juin 1903). — 1. Laboraloires d’essais. — II. Fabrication du ciment par fours rotatifs. Description de deux usines — III. Filtre Beeth. — IV. Essais de ciment de fours rotatifs. — V. Sur un procédé simple et rapide permettant de différencier une chaux grasse d’une chaux hydraulique, par E. Leduc, chef de la section des matériaux de construction au laboratoire d’essais. Une brochure in-80, contenant des figures dans le texte et 4 planches hors texte.......................................................16 fr.
  - Action de l’eau de mer sur les mortiers (No 3. Épuisé).
  - Métaux ferreux.
  - No 4. Contribution à l’étude des relations qui existent entre les effets des sollicitations lentes et ceux des sollicitations vives dans le cas des métaux ferreux (barreaux lisses et barreaux entaillés), par P. BREVIL, chef de la section des métaux du laboratoire d’essais. 4 brochure in-80 ................. .. 48 fr.
  - Nouveau système de longueurs d’ondes étalons.
  - N® 5. Rapport sur la nécessité d’établir un nouveau système de longueurs d’ondes étalons, présenté au nom de la Société française de Physique au Congrès interna-- tional de physique de l’Exposition de Saint-Louis, par A. PÉROT et Fabry. 4 brochure in-80.........................................................3 fr.
  - Essais des huiles de pétrole.
  - N® 6. Essais mécaniques des huiles de pétrole ou autres, effectués au laboratoire d’essais du Conservatoire national des Arts et Métiers, par P. Breuil. Une brochure in-80 avec figures et tableaux d’essais (deuxième tirage)........11 fr.
  - Perte de chaleur des enveloppes calorifuges (N» 7. Épuisé).
  - Essais des compteurs d’eau (N» 8. Épuisé).
  - Valeurs comparatives des trois étalons lumineux.
  - N° 9. Rapport sur les valeurs comparatives des trois étalons à flammes : Carcel,
  - Hefner, Vernon-Harcourt, par A. PEROT, directeur du Laboratoire d’essais et P. JANET, directeur du Laboratoire central d’Electricité. Une brochure in-80 ... 3 fr.
  - Sur la constitution intime des calcaires.
  - No 40. Sur la constitution intime des calcaires, par E. Leduc, chef de la section des matériaux de construction au Laboratoire d’essais du Conservatoire national des Arts et Métiers, 4 vol. in-80, avec 4 planches et 38 tableaux. ... 80 fr.
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- - Essais sur le plâtre.
  - No 11 Essais sur le platre, par E. LEDUC, chef de la section des matériaux de construction au Laboratoire d’essais du Conservatoire national des Arts et Métiers, et Maurice PELLET, ingénieur-agronome. Une brochure in-8°...............6 fr.
  - Mesure de la puissance utile des voitures automobiles.
  - No 12. Examen critique de quelques méthodes de mesure de la puissance utile des voitures automobiles, par J. AUCLAIR, assistant au Laboratoire d’essais . . 6 fr.
  - Essais sur le silico-calcaire.
  - No 13. Essais sur le silico-calcaire, par E. Leduc, chef de la Section des matériaux de construction au Laboratoire d’essais du Conservatoire national des Arts et Métiers et Ch.de la ROCHE, ingénieur civil. 1 vol. in-80, avec 48 fig. et 11 pl. 52 fr.
  - Essais de torsion.
  - No 14. Essais de torsion, par Pierre BREUIL, chef de la Section des métaux du Laboratoire d'essais. Une brochure in-80, avec une planche...............7 fr.
  - Jaugeages des gros débits.
  - No (N. Jaugeages des gros déhits, par MM. BOYER-GUILLON, chef de la Section des machines, AUCLAIR et LAEDLELN, assistants. 1 vol. in-80, avec 7 pl.. . 21 fr.
  - Essais d’huiles usagées.
  - No 16. Essais d’huiles usagées, par MM. P. Sabatié, chef de la Section des métaux, et PELLET, assistant de la Section de chimie du Laboratoire d’essais du Conservatoire national des Arts et Métiers, avec 6 planches........................9 fr.
  - Essais chimiques des verres.
  - No t7 Etude sur les essais chimiques des verres, par Ch. GRIFFITHS, ex-préparateur du Cours de Métallurgie et Travail des Métaux, chef de la Section de Chimie au Laboratoire d’essais du Conservatoire National des Arts et Métiers . . 9 fr.
  - Essais de dureté des corps.
  - No 18. Essais de dureté des corps et des métaux en particulier, au moyen du sclé-romètre, par J. Servais, assistant au Laboratoire d’essais.........12 fr.
  - Dispositif dynamométrique et fragilité des tôles d’acier doux.
  - No 19. Note sur un dispositif dynamométrique fondé sur les déformations élastiques Note sur la fragilité des tôles d’acier doux provoquée par le meulage transversal des champs, par SABATIÉ, chef du Service des essais de métaux du Laboratoire d’essais.......................................................6 fr.
  - Variations de la hauteur de rebondissement d'un mouton.
  - No 20. Note sur les variations de la hauteur de rebondissement d’un mouton en fonction du nombre de chocs, par C. Drouillard, Assistant au Service des Essais des Métaux...........................................................3 fr.
  - Fonctionnement des courroies de transmission.
  - No 21. Recherches techniques et expérimentales sur le fonctionnement des courroies de transmission, par AUCLAIR, président du Comité de mécanique de la Direction des Recherches scientifiques et industrielles et des inventions, BOYER-Guillon, ingénieur civil des Mines, et COULMEAU, assistant du Service des essais des machines au Laboratoire d’essais. 1 vol. in-8°, avec figures et planches . . 66 fr.
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