Présentation
RÉSUMÉ
Les milieux poreux sont omniprésents dans de nombreux domaines concernant les milieux naturels, manufacturés, ou biologiques. La modélisation des transferts de chaleur dans ces milieux nécessite la prise en compte de l’aspect multi-échelle, qui, dans cet article, sera limitée au passage de l’échelle du pore à une échelle macroscopique ou de Darcy. Les propriétés macroscopiques ou effectives (perméabilité, diffusion effective, etc.) sont décrites dans le texte pour l’essentiel des mécanismes de transferts de chaleur : conduction, convection et convection naturelle, transfert radiatif.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l'articleAUTEUR(S)
-
Abdelkader MOJTABI : Professeur émérite - Université Paul Sabatier Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT), Université de Toulouse, CNRS, Toulouse, France
-
Marc PRAT : Directeur de recherche CNRS émérite - Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT), Université de Toulouse, CNRS, Toulouse, France
-
Michel QUINTARD : Directeur de recherche CNRS émérite - Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT), Université de Toulouse, CNRS, Toulouse, France
-
Jean TAINE : Professeur émérite - CentraleSupélec, Université Paris-Saclay Lab. EM2C, UPR 288 du CNRS, Gif-sur-Yvette, France
INTRODUCTION
On désigne communément par milieu poreux un solide de forme complexe renfermant des cavités appelées pores . Ces cavités peuvent communiquer entre elles et contenir une ou plusieurs phases fluides pouvant s’écouler et, éventuellement, échanger entre elles et/ou avec le solide de la matière et/ou de l’énergie. La partie solide, encore appelée matrice poreuse, peut être déformable mais doit avoir une certaine cohésion, ce qui exclut de notre définition les lits fluidisés constitués de particules solides tenues en suspension sous l’effet d’un écoulement du fluide interstitiel.
On trouve de nombreux exemples de milieux poreux dans la vie courante : textiles, cuirs, papiers, tissus, matériaux de construction, isolants, sols et formations rocheuses, filtres, revêtements d’échangeurs, plats et légumes déshydratés, tissus biologiques, réacteurs nucléaires, colonnes de génie chimique, etc.
D’une très grande variété, aussi bien de structure (forme et taille des grains et des pores de la matrice) que de nature (propriétés physico-chimiques des matériaux constitutifs) ou d’échelles spatiales (plusieurs dizaines de kilomètres cubes pour les gisements d’hydrocarbures et les nappes d’eau souterraines, à quelques millimètres cubes pour certains types de membranes filtrantes).
Les milieux poreux occupent une large place et jouent un rôle important dans de nombreux secteurs industriels et phénomènes naturels. En se limitant à quelques exemples typiques, on peut notamment citer : le génie pétrolier, le génie chimique et l’électrochimie, l’hydrogéologie, la géothermie, le génie thermique, le génie civil, la médecine, la biochimie, le génie nucléaire...
Les milieux poreux sont le siège de multiples phénomènes physico-chimiques
et de transport. L’étude de ces phénomènes nécessite la connaissance
des propriétés de stockage des fluides (soit sous forme adsorbée sur
le solide, soit remplissant les pores), des propriétés de transfert
(masse, quantité de mouvement, énergie) et éventuellement des propriétés
mécaniques. Comme pour tous les systèmes hétérogènes polyphasiques,
ces propriétés sont évidemment fonction de la morphologie de la matrice
et des phénomènes qui se développent et interagissent dans les différentes
phases, ce qui rend le champ d’études des
transferts de chaleur
en milieux poreux
particulièrement vaste. De ce fait, les éléments
développés ici et dans l’article suivant
Cet article est réservé aux abonnés. Il vous reste 92 % à découvrir.
Déjà abonné ? Se connecter
MOTS-CLÉS
transfert de chaleur | milieux poreux | conductivité thermique effective | convection | transfert radiatif
VERSIONS
Il existe d'autres versions de cet article :
- Version archivée 1 de oct. 2008 par Serge BORIES, Abdelkader MOJTABI, Marc PRAT, Michel QUINTARD
- Version archivée 2 de janv. 2019 par Abdelkader MOJTABI, Marc PRAT, Michel QUINTARD, Jean TAINE
DOI (DIGITAL OBJECT IDENTIFIER)
Transferts de chaleur dans les milieux poreux - Conduction, convection, rayonnement
Classification et caractérisation des milieux poreux
Sources bibliographiques
Cet article est réservé aux abonnés. Il vous reste 92 % à découvrir.
Déjà abonné ? Se connecter
Article inclus dans l'offre
"Physique énergétique"
(
101 articles
)
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques.
Quiz, médias, tableaux, formules, vidéos, etc.
Opérationnels et didactiques, pour garantir l'acquisition des compétences transverses.
Un ensemble de services exclusifs en complément des ressources.
