Transferts thermiques/Convection

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Conduction << Transferts thermiques >> Rayonnement


La convection thermique est un transfert de chaleur qui se réalise avec déplacement de matière. Ce transfert de chaleur est rencontré dans des fluides, liquide ou gaz.

Voir l'article sur la convection dans Wikipédia dont on a tiré la section suivante.

Expression du flux de chaleur en convection (Loi de Newton)[modifier | modifier le wikicode]

Pour un écoulement à une température autour d'une structure à une température uniforme de surface S, l'expression du flux de chaleur en convection est la suivante :

où h est le coefficient de transfert thermique. Cette loi est une loi empirique. Elle dépendra donc beaucoup de la situation physique : en particulier peut se trouver dans certains cas, être à une puissance plus grande que l'unité.

Résistance thermique de convection[modifier | modifier le wikicode]

La définition de la résistance thermique comme le quotient permet d'appliquer cette définition au cas présent de la convection.

Remarquons que si l'exposant de dans la loi de newton n'est pas égal à l'unité, alors cette résistance thermique dépendra de cette différence de température... ce qui est bien embêtant pour les calculs pratiques.

Exemple d'application[modifier | modifier le wikicode]

Un exemple sera plus formateur qu'un long discours.

Considérons un tuyau cylindrique de rayon dont l'épaisseur est très faible (sinon on devrait introduire la Conduction) contenant de l'eau. Supposons que la température à l'intérieur est uniforme et vaut et que la température de l'air extérieur est aussi uniforme et vaut . Notons le coefficient de transfert thermique entre la paroi et l'air, celui vaut .

On peut alors écrire le flux de chaleur à l'aide de la loi de Newton :

, avec .

Ce qui nous donne :