Modélisation des phénomènes de transferts
Transferts de chaleur dans les milieux poreux

1 - Classification et caractérisation des milieux poreux

• 1.1 - Classification
• 1.2 - Caractérisation
  Figure 2 - Arrangements réguliers de sphères de même diamètre Figure 3 - Volume de prise de moyenne Tableau 1
• 1.3 - Grandeurs caractéristiques locales. Concept de volume élémentaire représentatif

2 - Modélisation des phénomènes de transferts

3 - Transfert de chaleur par conduction

• 3.1 - Concept de conductivité thermique équivalente
• 3.2 - Modélisation du transfert de chaleur par conduction
• 3.3 - Détermination de la conductivité thermique équivalente
  Figure 4 - Conductivité thermique effective pour des lits de particules. Prédictions théoriques (tableau ) et résultats expérimentaux (adapté de ) Figure 5 - Conductivité thermique effective pour différents solides et milieux poreux (adapté de ) Tableau 2

4 - Transfert de chaleur par convection

• 4.1 - Modélisation du transfert de chaleur par convection
  Figure 6 - Influence de la vitesse de filtration sur les conductivités thermiques effectives longitudinale et transversale (d’après ) Tableau 3
• 4.2 - Convection naturelle
  Figure 7 - Couche poreuse différentiellement chauffée Figure 8 - Couche poreuse horizontale limitée par des surfaces imperméables différentiellement chauffées Figure 9 - Transfert de chaleur à travers une couche poreuse verticale chauffée latéralement (d’après ) Figure 10 - Influence du rapport d’aspect sur le transfert de chaleur dans le cas de la couche poreuse verticale chauffée latéralement. Prédiction théorique et résultats expérimentaux (d’après ) Figure 11 - Influence du rapport d’aspect sur le transfert de chaleur dans le cas d’une couche poreuse verticale chauffée latéralement Figure 12 - Convection naturelle en couche poreuse inclinée. Différentes configurations d’écoulements (d’après ) Figure 13 - Écoulement de couche limite en convection naturelle à travers un milieu poreux le long d’une paroi verticale imperméable chauffée (d’après ) Tableau 4 Tableau 5
• 4.3 - Convections forcée et mixte
  Figure 14 - Nombre de Nusselt local en fonction du nombre de Rayleigh pour une sphère et un cylindre d’axe horizontal (convection naturelle) (d’après ) Figure 15 - Transfert de chaleur par convection forcée dans une conduite poreuse de section droite circulaire Figure 16 - Écoulement parallèle le long d’une paroi isotherme (d’après ) Figure 17 - Couche limite thermique de convection forcée autour d’une sphère ou d’un cylindre perpendiculaires à l’écoulement noyé dans un milieu poreux Figure 18 - Distribution de la densité de flux thermique le long d’un cylindre ou d’une sphère en convection forcée Figure 19 - Transfert de chaleur en convection mixte sur une plaque verticale

5 - Transfert de chaleur par rayonnement

• 5.1 - Équation du bilan d’énergie
• 5.2 - Solutions approchées de l’équation de transfert radiatif
  Figure 20 - Modes de transfert de chaleur dans un isolant fibreux à la température ambiante (d’après ) Figure 21 - Variation de la conductivité thermique effective d’un isolant fibreux avec la masse volumique...
• 5.3 - Exploitation des solutions approchées : cas des isolants fibreux

6 - Transfert de chaleur avec changement de phase

• 6.1 - Modes de fixation d’un constituant fluide au sein de la matrice poreuse
  Figure 25 - Courbe de pression capillaire en fonction de la saturation en liquide
• 6.2 - Modélisation mathématique
  Figure 26 - Perméabilités relatives en fonction de la saturation en liquide Figure 27 - Transfert de masse sur l’interface en fonction du temps pour des milieux poreux constitués de différentes tailles de particules (d’après ) Tableau 6 Tableau 7
• 6.3 - Évaluation des modèles
  Figure 28 - Diffusivité massique effective totale (gaz + liquide) dans le cas d’un sable  Figure 29 - Conductivité thermique effective en fonction de la teneur en eau dans le cas d’un sable (d’après ) Figure 30 - Comparaison entre profils de saturation calculés et mesurés (séchage d’un matériau granulaire) Figure 31 - Comparaison entre profils de teneur en eau calculés et mesurés (cas de la condensation en milieux granulaires) (d’après ) Figure 32 - Transfert de chaleur par condensation sur une plaque froide. Comparaison de différents modèles avec l’expérience... Figure 33 - Évolution de l’épaisseur du film de liquide condensé en bout de plaque en fonction du nombre de Jacob et du diamètre de billes formant le milieu poreux (d’après ) Figure 34 - Évolution de l’épaisseur normalisée de la zone diphasique en fonction de la densité de flux thermique normalisée (d’après ) Figure 35 - Exemples de fronts d’évaporation et de condensation en milieu poreux limité par des surfaces perméables (d’après ) Figure 36 - Profils de pression, de température et de teneur en eau moyenne au sein de la plaque de béton séchée à haute température (d’après )

7 - Conclusion