Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

TRANSFERTS THERMIQUES (Transferts de chaleur) • Modes de transferts 1- Conducti

TRANSFERTS THERMIQUES (Transferts de chaleur) • Modes de transferts 1- Conduction 2- Convection 3- Rayonnement 4- Transfert par chaleur latente (déjà abordé). Mouvement (déplacement) de l’énergie thermique d’un système à un autre à cause d’une différence de température. + Mécanisme de transfert de masse pour Convection et Transfert par chaleur latente 1 Quelques exemples de modes de transfert de chaleur • Transfert de chaleur par conduction: Chauffage d’une barre métallique à l’une de ses extrémités • Transfert de chaleur par convection: Mouvement de liquide chauffé dans une casserole • Transfert de chaleur par rayonnement: Cuisson avec micro-ondes • Coexistence des 3 modes: Chauffage de liquide dans casserole. 2 Exposé des phénomènes physiques de la conduction • Transfert de chaleur par conduction: Chauffage d’une barre métallique à l’une de ses extrémités Il s’agit d’un corps solide au sein duquel la température varie. L’agitation moléculaire élevée de la zone chaude communiquera de l’énergie cinétique aux zones plus froides par un phénomène appelé conduction de la chaleur. • La conduction est un phénomène de diffusion qui permet donc à la chaleur de se propager à l’intérieur d’un corps solide. • la conduction de la chaleur n’est pas possible dans le vide Remarque: Pour les gaz et liquides le phénomène sera associé à la Convection 3 Exposé des phénomènes physiques de la convection (1/2) • Transfert de chaleur par convection: Mouvement de liquide chauffé dans une casserole • Un débit ou une circulation de liquide ou de gaz peut transporter avec elle une certaine quantité d’´energie thermique: c'est le phénomène de « Convection Thermique » • la chaleur se sert du fluide comme véhicule pour se déplacer. • Analogie: – transport d’une concentration de sel par de l’eau, – transport de l’humidité par l’air. 4 Exposé des phénomènes physiques de la convection (2/2) • Deux types de transferts convectifs: – La convection forcée dans laquelle l’écoulement du fluide est forcé par un dispositif mécanique quelconque (pompe ou gravité pour un liquide, ventilateur pour de l’air). – La convection naturelle: lorsqu’il existe une différence de température entre deux points d’un fluide, le fluide chaud, qui aura une masse volumique plus deux points d’un fluide, le fluide chaud, qui aura une masse volumique plus faible que le fluide froid aura tendance à monter sous l’effet de la poussée d’Archimède. • En convection on caractérise le flux de chaleur qui est extrait par le fluide de température T0 d’une paroi de surface S à la température TP par : ф= h S (TP − T0) où h désigne le coefficient d’ échange entre la paroi et le fluide. 5 Exposé des phénomènes physiques du rayonnement • Transfert de chaleur par rayonnement: • La chaleur du soleil frappe notre planète alors qu’il n’y a aucun support solide, liquide ou gazeux au delà de l’atmosphère terrestre. Ce mode de transfert s’appelle le rayonnement. • Le rayonnement correspond à un flux d’ondes électromagnétiques émises par tout corps. Ce rayonnement électromagnétique est d’autant plus élevé que la température du corps est grande. • Le rayonnement n’intervient que dans les milieux transparents (gaz, verre, vide) ou semi-opaque (gaz + fumées de CO2, gaz + vapeur d’eau). 6 Exemple illustrant la coexistence des trois modes de transfert • Double vitrage: 7 La conduction de la chaleur – Définitions (1/3) • Le phénomène: • Définitions: • Température: Une fonction scalaire de l’espace et du temps (Unité en °C ou K) • Flux de chaleur : C’est la quantité de chaleur qui traverse une surface S par unité de temps: ф =dQ/dt en watt • Densité de flux ϕ : elle représente la puissance qui traverse l’unité de surface: – Pour une surface perpendiculaire au flux de chaleur : ϕ =d ф/dS – si de plus le flux est homogène en tout point de la surface alors: ϕ = ф/S (W.m−2) 8 La conduction de la chaleur - Définitions (2/3) • Flux à travers une surface quelconque: • Pour une surface dont la normale n est orientée de manière quelconque par apport au flux: manière quelconque par apport au flux: • Le flux à travers une surface quelconque s’écrit donc: 9 La conduction de la chaleur - Définitions (3/3) • Densité de flux: • Un flux de chaleur ф0 circulera de la face ABCD vers la face EFGH. • En tout point du cube, la densité de flux ϕ est parallèle à l’axe Ox et vaut: ϕ = ф0 /S 10 La conduction de la chaleur - Loi (Hypothèse) de Fourier (1811) • Le flux qui circule par conduction est proportionnel à la différence de température et à l’aptitude du matériau à conduire la chaleur. Le sens d’écoulement de la chaleur est vers les températures décroissantes. La loi de Fourier s’écrit : ϕ = - λ grad T où λ est la conductivité thermique du matériau W/mK Exemple: Problème monodimensionnel avec T(x+dx) supérieure à T(x) • Analogie électrique avec la densité de courant électrique j: où σ: est La conductivité électrique et V le potentiel électrique On définit alors la résistance électrique d’un conducteur de longueur l et de section S: Et par analogie, la résistance thermique: • Ainsi: 11 La conduction de la chaleur - Valeurs de conductivité thermique (1/2) • Les métaux qui sont de bons conducteurs de l’électricité sont de bons conducteurs thermiques. • Les liquides ont en général une meilleure conductivité que les solides sauf certains tels que Mercure, Sodium liquide, etc.… • Pour les gaz, la conductivité dépend de la pression mais évolue fortement avec la T°: 12 La conduction de la chaleur - Valeurs de conductivité thermique (2/2) • Matériaux non métalliques : Cas des matériaux de construction et matériaux isolants 13 uploads/Sante/ 01-conduction-part-1-ppt-mode-de-compatibilite.pdf