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Auteur(s)
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René LELEU : Ingénieur IDN (Institut Industriel du Nord) - Ancien Directeur technique de la Société Kestner - Professeur à l’École Centrale de Lille
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Lire l’articleINTRODUCTION
La conduction est le transfert de chaleur d’une partie d’un corps à une autre partie du même corps sans déplacement appréciable des particules de ce corps. La conduction caractérise également le transfert de chaleur d’un corps à un autre corps en contact physique avec le premier.
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La convection est le transfert de chaleur d’un point à un autre dans un fluide (gaz ou liquide) par déplacement des particules de ce fluide. La convection est naturelle si le mouvement du fluide résulte uniquement des différences de masse volumique causées par les différences de température. La convection est forcée si le mouvement du fluide est provoqué par des moyens mécaniques.
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Le rayonnement est le transfert de chaleur d’un corps à un autre, sans aucun contact entre eux, par le déplacement d’ondes dans l’espace.
Le rayonnement thermique concerne les longueurs d’ondes comprises entre 100 µm et 0,01 µm et va de l’infrarouge à l’ultraviolet en couvrant le visible.
Le rayonnement diélectrique concerne les fréquences hertziennes et les longueurs d’ondes comprises entre 100 m et 0,01 m.
Le chauffage par bombardement électronique concerne les longueurs d’ondes de 10 –11 à 10 –12 m.
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Tous les différents types de transfert de chaleur peuvent se produire simultanément et il est sage de considérer les transferts de chaleur par chacun des modes ci‐dessus, dans tous les cas particuliers.
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- Version courante de déc. 2004 par René LELEU
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2. Convection
2.1 Définition
La convection caractérise la propagation de la chaleur dans un fluide, gaz ou liquide, dont les molécules sont en mouvement.
Imaginons un solide baignant dans un fluide en mouvement. Si le solide et le fluide ne sont pas à la même température, de la chaleur est échangée entre le solide et les particules fluides qui sont à son contact. Cet échange se fait par conduction. Mais la particule de fluide, dès qu’elle a échangé de la chaleur, se déplace et est remplacée, au contact du solide, par une autre particule. Par ailleurs, la particule fluide initiale rencontre, au cours de son déplacement, d’autres particules fluides avec lesquelles elle échange de la chaleur par conduction.
Le mécanisme élémentaire de transfert de chaleur est la conduction thermique mais le phénomène global, qui est la convection thermique, résulte de la combinaison de cette conduction avec les mouvements du fluide qui obéissent à des lois spécifiques.
Deux types de convection sont généralement distingués :
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la convection naturelle dans laquelle le mouvement résulte de la variation de la masse volumique du fluide avec la température ; cette variation crée un champ de forces gravitationnelles qui conditionne les déplacements des particules du fluide ;
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la convection forcée dans laquelle le mouvement est provoqué par un procédé mécanique indépendant des phénomènes thermiques ; c’est donc un gradient de pression extérieur qui provoque les déplacements des particules du fluide.
L’étude de la transmission de chaleur par convection est donc étroitement liée à celle de l’écoulement des fluides.
HAUT DE PAGE2.2 Applications
Les applications du transfert de chaleur par convection sont beaucoup trop nombreuses pour que l’on puisse envisager de les citer toutes. Elles interviennent chaque fois que l’on chauffe ou que l’on refroidit un liquide ou un gaz, qu’il s’agisse de faire bouillir de l’eau dans une casserole, du radiateur de chauffage central, du radiateur associé au moteur d’une voiture ou de l’échangeur dans un procédé, évaporateur ou condenseur.
La convection s’applique même si la surface d’échange n’est...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Mac ADAMS (W.H.) - Transmission de la chaleur - . Dunod (1961).
-
(2) - SACADURA (J.F.) - Initiation aux transferts thermiques - . Technique et Documentation (1978).
-
(3) - ROHSENOW (W.M.), HARTNETT (J.P.) - Handbook of heat transfer - . Mc Graw-Hill (1973).
-
(4) - VERON (M.) - Cours de thermique industrielle - . CNAM (1969).
-
(5) - GOSSE (J.) - Guide thermique - . Dunod (1981).
-
(6) - KERN (D.Q.) - Process heat transfer - . Mc Graw-Hill (1950).
-
(7) - MISSENARD (A.) - Conductivité thermique des solides, liquides, gaz et leurs mélanges - ....
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Notions de transfert thermique par convection
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Isolation thermique à température ambiante. Transferts de chaleur
ANNEXES
PRUJA (P.) - Transferts thermiques à l’échelle du micron dans les matériaux à structure hétérogène : caractérisation des interfaces par microphotoréflexion modulée - . Thèse de doctorat Sciences pour l’Ingénieur. Métrologie. Matériaux, Université de Perpignan (2003).
ASLLANAJ (F.) - Étude et analyse numérique des transferts de chaleur couplés par rayonnement et conduction dans les milieux semi-transparents : application aux milieux fibreux - . Thèse de doctorat Mécanique et énergétique, Université Henri Poincaré Nancy 1 (2001).
MOUSQUES (P.) - Modélisation du couplage réactions chimiques-transferts de chaleur en vue du dimensionnement des réacteurs de pyrolyse - . Thèse de doctorat Génie des procédés, Université de Perpignan (2001).
DESCOINS (N.) - Outils de simulation des fours tournants dédiés à la pyrolyse de déchets : modélisation dynamique du couplage transport de la charge-transferts de chaleur-réactions chimiques - . Thèse de doctorat Énergétique et transferts, Institut national polytechnique de Toulouse (2003).
REYNAUD (S.) - Transferts thermiques par convection forcée en mini-canaux - . Thèse de doctorat Mécanique des fluides et transferts, Institut national polytechnique de Grenoble (2003).
DUCAMP (V.) - Transferts thermiques dans un matériau composite carbone résine - . Thèse de doctorat Sciences chimiques. Chimie physique, Université de Bordeaux 1 (2002).
POUTOT (G.) - Étude des transferts thermiques lors de la cristallisation d’un polymère semi-cristallin - . Thèse de doctorat Sciences de l’Ingénieur. Transferts thermiques, énergétique et génie des procédés, Université de Nantes (2002).
MILLISCHER (A.) - Transferts thermiques dans le procédé d’injection...
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