INTRODUCTION AUX TRANSFERTS THERMIQUES Cours et exercices corrigés Jean-Luc Battaglia Professeur à l’université Bordeaux 1 Andrzej Kusiak Maître de conférences à l’université Bordeaux 1 Jean-Rodolphe Puigg Professeur à l’univer et vice-président de I Illustration de couve O Dunod, paris, 2010 or 265 ive ISBN 978-2-10-054828-6 TABLE DES MATIÈRES CHAPITRE 1 • INTRODUCTION A L’ENERGETIQUE ET AUX TRANSFERTS 1. 1 Quelques définitions variables thermodynamiques associées . 1. 4. 2 L’énergie interne…. 1. 4. 3 Énoncé du premier principe . Référence aux énergies écaniques IO 10 12 1 Le changement de phase et le diagramme de phase 1. 5. 1 Diagramme d’équilibre 1. 5. 2 Chaleur latente de changement de phase . 14 15 1. 6 Quelques bases sur les différents modes de transfert thermique 1. 6. 1 Conduction 1. 6. 2 Convection…. 1. 6. 3 Rayonnement . 1. 6. 4 Les principales notations et grandeurs du transfert thermique . 1. 6. 5 Les problèmes les pl Quelques éléments sur le régime transitoire 1 . 7. 1 Conduction en régime transitoire : méthode de la capacité 19 Exercices…. 21 Solutions des exerclces . 24 Table des matières
CHAPITRE 2 • CONDUCTION DE LA CHALEUR . 31 2. 1 La conduction à l’échelle atomique . 2. 1. 1 Structure des matériaux solides . 2. 1. 2 Équilibre thermique et température dans les 2. 1. 3 Diffusion de la chaleur dans les structures configurations géométriques 37 39 41 42 2. 3 La diffusivité 2. 3. 1 Rappel sur la capacité 2. 3. 2 La dlffuslvité 43 2. 4 Équation de diffusion de la chaleur…. 45 2. 5 Notion de régime permanent et transitoire . 47 2. 6 Conditions initiales et conditions aux limites 2. 6. 1 Conditions initiales 2. 6. 2 Conditions aux limites en 60 Exercices.. exercices 72 CHAPITRE 3 TRANSFERT DE CHALEUR PAR CONVECTION . 3. 1 Introduction 3. 1. 1 Modélisation du transfert de chaleur par convection 91 92 3. 2 Couches limites en transfert par 3. 2. 1 Couche limite hydrodynamique 3. 2. 2 Couche limite 94 95 mouvement 3. 3. 3 Bilan 99 100 101 102 3. 4 Analyse Dimensionnelle méthode 103 3. 5 Convection Forcée…. 105 Principe de la 3. 5. 1 Application de fanalyse dimensionnelle en convection forcée avec écoulement interne 3. 5. 2 Expressions du coefficient de convection h en convection forcée 109 3. 6 Convection naturelle 3. 6.
Application de l’analyse dimensionnelle en convection 3. 6. 2 Régime turbulent en convection naturelle . 3. 6. 3 Expressions du coeff ction h en convection 3. 8. 2 Convection lors de l’ébullition 121 125 3. 9 Références . 129 135 CHAPITRE 4 RAYONNEMENT THERMIQUE 4. 1 Le processus physique de rayonnement . 149 4. 1. 1 Démonstration de son existence à partir d’une expérience , 4. 1. 2 Le spectre électromagnétique 4. 1. 3 Explication physique simple de l’interaction photon— atome Les corps noirs 4. 1. 5 de 4. 2. 1 Grandeurs liées ? l’émission…. 4. 2. 2 Grandeurs liées au écepteur . 64 165 VII 4. 3 Rayonnement des corps nolrs . 4. 3. 1 Luminance des corps 4. 3. 2 LOiS de Wien 4. 3. 3 Loi de Stefan- Boltzmann…. . 4. 3. 4 Émission spectrale du corps noir 167 170 171 4. 4 Rayonnement des corps réels 4. 41 Émissivité des corps réels…. 4. 4. 2 Absorption, réflexion et transmission des corps réels . 180 181 185 CHAPITRE 5 TRANSFERT PAR RAYONNEMENT ENTRE CORPS 195 5. 1 Définitions des outils géométriques 5. 1. 1 Facteur de forme 5. 1. 2 Relation de réciprocité . 5. 1. 3 Cas particulier de la cavité . 5. 1. 4 Quelques valeurs du facteur de orme. 198 199 201 échangé 5. 3. 2 Influence d’un milieu participatif . 5. 3. 3 Utilisation de fanalogie électrique 5. 3. 4 Résolution numérique…. 5. 3. 5 Boucliers radiatifs . 5. 4 Références . 215 Exercices. 216 220 VIII . . 206 . . 209 210 .. 213 .. 214 Dunod – La photocopie non autorisée est un délit AVANT-PROPOS Cet ouvrage met en avant les bases fondamentales nécessaires ? l’acquisition de compétences dans le domaine des transferts de la chaleur et propose des liens et des ouvertures vers les disciplines fondamentales qui soutiennent leur compréhension. II PAGF ID OF
