Mise en œuvre dans des échangeurs thermiques ou en génie des procédés, l’ébullition libre désigne le processus de transfert thermique d'une paroi chauffée vers un liquide, associé à un changement de phase. Sa maîtrise impose la compréhension des phénomènes fondamentaux régissant l’équilibre des phases liquide-vapeur.

Pour assurer le refroidissement de liquides, d’ambiances et de systèmes, l’ébullition convective conduit à des transferts thermiques plus efficaces qu’en ébullition libre. Les échanges thermiques dépendent du phénomène de convection forcée et du processus d’ébullition nucléée, ainsi que de la géométrie des systèmes.

En production de froid et d’énergie, la plupart des opérations unitaires concernent les mélanges et non pas les composés purs. Des modèles thermodynamiques prenant en compte les interactions moléculaires entre espèces chimiques différentes sont requis pour le calcul des équilibres entre phases.

La compréhension de la thermodynamique des équilibres entre phases sous pression est essentielle en génie chimique et énergétique. De nouveaux modèles permettent notamment un meilleur dimensionnement des systèmes et la réduction du nombre de points expérimentaux à déterminer.

Étudiez les divers mécanismes du transfert radiatif dans les milieux qui absorbent, émettent ou diffusent les photons. Leur connaissance permet d’établir un modèle physique sur lequel se fondent les principales méthodes de modélisation du rayonnement thermique.

Les diagrammes de changements de phase font partie encore de nos jours des outils de base du thermodynamicien. Non seulement les transformations subies par les fluides y sont précisément reportées, mais ces représentations permettent même la déduction de leurs propriétés.

En dynamique des fluides réels, deux grands types d’écoulement sont distingués, l’écoulement laminaire et l’écoulement turbulent. En théorie, les équations générales de bilans sont applicables, cependant les fluctuations des paramètres thermocinématiques du fluide introduisent des inconnues supplémentaires.

La combustion sert à produire de la chaleur ou de l’énergie mécanique. Dans les deux cas, la maîtrise du processus nécessite de bien connaitre les équations qui régissent ce phénomène : équations de combustions, températures de rosée des fumées ou encore les limites d’inflammabilité.

La thermodynamique est à la base de l’énergétique, puisqu’elle sert à décrire et à analyser le fonctionnement des systèmes énergétiques. Une approche sous cet angle de vue est notamment utile pour l'étude des machines thermiques et des échangeurs de chaleur.

Découvrez les équations associées aux fluides en écoulement et conduisant au calcul du bilan de la masse, de la quantité de mouvement et de l’énergie cinétique. La connaissance des transferts de masse et de chaleur s’avère fondamentale pour résoudre un grand nombre de problèmes énergétiques.