Transfert Thermique

.......................................................................................................... 9 TRANSFERT UNIDIRECTIONNEL......................................................................................................................... 10

2.2.1 Mur simple ............................................................................................................................................ 10 2.2.2 Mur multicouches................................................................................................................................. 11 2.2.3 Mur composite ...................................................................................................................................... 12 2.2.4 Cylindre creux long (tube)................................................................................................................... 13 2.2.5 Cylindre creux multicouches ............................................................................................................... 14 2.2.6 Prise en compte des transferts radiatifs ............................................................................................. 15 TRANSFERT MULTIDIRECTIONNEL .................................................................................................................... 16 2.3 2.3.1 Méthode du coefficient de forme ......................................................................................................... 16 2.3.2 Méthodes numériques .......................................................................................................................... 17 2.4 LES AILETTES..................................................................................................................................................... 20 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 3 3.1 L’équation de la barre ......................................................................................................................... 20 Flux extrait par une ailette .................................................................................................................. 21 Efficacité d’une ailette ......................................................................................................................... 24 Choix des ailettes ................................................................................................................................. 25

TRANSFERT DE CHALEUR PAR CONDUCTION EN REGIME VARIABLE.................................. 27 CONDUCTION UNIDIRECTIONNELLE EN REGIME VARIABLE SANS CHANGEMENT D’ETAT .............................. 27

3.1.1 Milieu à température uniforme ........................................................................................................... 27 3.1.2 Milieu semi-infini ................................................................................................................................. 28 3.1.3 Transfert unidirectionnel dans des milieux limités : plaque, cylindre, sphère ................................ 35 3.1.4 Systèmes complexes : méthode des quadripôles ................................................................................ 52 3.2 CONDUCTION UNIDIRECTIONNELLE EN REGIME VARIABLE AVEC CHANGEMENT D’ETAT.............................. 57 3.3 CONDUCTION MULTIDIRECTIONNELLE EN REGIME VARIABLE ........................................................................ 59 3.3.1 3.3.2 4 4.1 Théorème de Von Neuman................................................................................................................... 59 Transformations intégrales et séparation de variables ..................................................................... 59

TRANSFERT DE CHALEUR PAR RAYONNEMENT ............................................................................. 63 GENERALITES. D EFINITIONS ............................................................................................................................. 63

4.1.1 Nature du rayonnement ....................................................................................................................... 63 4.1.2 Définitions ............................................................................................................................................ 64 4.2 LOIS DU RAYONNEMENT ................................................................................................................................... 67 4.2.1 Loi de Lambert ..................................................................................................................................... 67 4.2.2 Lois physiques ...................................................................................................................................... 67 4.3 RAYONNEMENT RECIPROQUE DE PLUSIEURS SURFACES .................................................................................. 70 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 Radiosité et flux net perdu ................................................................................................................... 70 Facteur de forme géométrique ............................................................................................................ 70 Calcul des flux ...................................................................................................................................... 71 Analogie électrique .............................................................................................................................. 73

Yves Jannot

1

Transferts et échangeurs de chaleur

4.4

EMISSION ET ABSORPTION DES GAZ ................................................................................................................. 75 4.4.1 4.4.2 Spectre d’émission des gaz .................................................................................................................. 75 Echange thermique entre un gaz et une paroi.................................................................................... 75

5 5.1

TRANSFERT DE CHALEUR PAR CONVECTION .................................................................................. 77 RAPPELS SUR L’ ANALYSE DIMENSIONNELLE ................................................................................................... 77

5.1.1 Dimensions fondamentales .................................................................................................................. 77 5.1.2 Principe de la méthode ........................................................................................................................ 77 5.1.3 Exemple d’application ......................................................................................................................... 78 5.1.4 Avantages de l’utilisation des grandeurs réduites ............................................................................. 79 5.2 CONVECTION SANS CHANGEMENT D’ETAT ...................................................................................................... 80 5.2.1 Généralités. Définitions ....................................................................................................................... 80 5.2.2 Expression du flux de chaleur ............................................................................................................. 81 5.2.3 Calcul du flux de chaleur en convection forcée ................................................................................. 82 5.2.4 Calcul du flux de chaleur en convection naturelle ............................................................................ 87 5.3 CONVECTION AVEC CHANGEMENT D’ETAT ...................................................................................................... 88 5.3.1 5.3.2 6 6.1 Condensation........................................................................................................................................ 88 Ebullition .............................................................................................................................................. 91

INTRODUCTION AUX ECHANGEURS DE CHALEUR ......................................................................... 95 LES ECHANGEURS TUBULAIRES SIMPLES.......................................................................................................... 95

6.1.1 Généralités. Définitions ....................................................................................................................... 95 6.1.2 Expression du flux échangé ................................................................................................................. 95 6.1.3 Efficacité d’un échangeur.................................................................................................................. 100 6.1.4 Nombre d’unités de transfert............................................................................................................. 101 6.1.5 Calcul d’un échangeur....................................................................................................................... 103 6.2 LES ECHANGEURS A FAISCEAUX COMPLEXES ................................................................................................ 103 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 Généralités.......................................................................................................................................... 103 Echangeur 1-2 ....................................................................................................................................