Transfert Thermique I - Cours Universitaire

Transfert Thermique I
Université des Sciences et de la Technologie Houari B
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Faculté de Génie Mécanique et de Génie des Procédés
Filière Génie des Procédés (GP)
3ème année Licence :
Génie des Procédés
Fait par : M. Y.K. BENKAHLA
2016/2017

1 Généralités sur le transfert thermique
a) Introduction
b) Modes de transmission thermique
c) Champ de température
d) La conduction thermique : loi de Fourier
e) Conservation de l’énergie : Équation de l’énergie ou de la chaleur
f) Écoulement stationnaire de chaleur
i) Pas de résistance au transfert
1. Mur plan
2. Mur composite multicouches
3. Conduite cylindrique creuse
4. Conduite gainée multicouches
5. Sphère creuse
ii) Résistance au transfert : La convection
1. Conductances partielles et globales de transfert par convection
2. Conduite cylindrique recouverte d'un manchon isolant
3. Détermination du coefficient thermique de convection
2 Échangeurs de chaleur
a) Description des principaux types d'échangeurs thermiques
b) Calcul des échangeurs
1. Modes de fonctionnement des échangeurs
2. Dimensionnement d'un échangeur de chaleur
3. Étude du transfert thermique
4. Différence de température moyenne
5. Coefficient de transfert global
6. Étude des pertes de charge
Transfert Thermique I
2 M. Y.K. BENKAHLA

Transfert thermique
Les multiples procédés utilisés dans l'industrie sont très souvent le
siège d'échanges de chaleur, soit parce que c'est le but recherché
(fours, coulée, échangeurs, lits fluidisés, trempe, refroidissement),
soit parce que ceux-ci interviennent d'une manière inévitable
(chocs thermiques, pertes de chaleurs, rayonnement). Des
connaissances de base en ce domaine sont donc nécessaires à
l'ingénieur de production ou de développement.
Lorsque deux points dans l'espace sont à des
températures différentes (T1 > T2), il y a
systématiquement transfert thermique de T1 vers T2
(c'est le deuxième principe de la thermodynamique).
1 Généralités sur le transfert thermique
a) Introduction
3 M. Y.K. BENKAHLA

Transfert de chaleur dans les centrales thermiques et nucléaires
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Pompe de recirculation
Chaudière
Chauffage par
combustible
Turbine
Condenseur
p1 = 165 bars
p2 = 50 mbars
Séparateur
liquide vapeur
Pompe de
recirculation Pompe de
recirculation
Pompe
Turbine
M. Y.K. BENKAHLA
Transfert thermique

c) Champ de températures : un champ scalaire
Le transfert thermique au sein d'une phase ou, plus
généralement, entre deux phases, se fait :
- soit par contact : c'est la conduction thermique
(transfert d’énergie cinétique d’une molécule à une autre molécule
adjacente);
- soit à distance : c'est le rayonnement thermique.
On considère un troisième mode de transfert d'énergie
calorifique qui est la convection. (échange de chaleur
entre un fluide et un solide). Dans ce cas le phénomène
thermique est compliqué par des déplacements de matière et au transfert
thermique se superpose le transfert de masse.
(T1 > T2)
1. Conduction
Convection
2. Rayonnement
Flux directionnel de chaleur ou flux thermique : c’est
un débit de chaleur (W)
Densité de flux thermique : (W m-2)
tQq 
dS
qd
q
b) Modes de transmission de la chaleur
T2
T1
Q
5 M. Y.K. BENKAHLA
q
Transfert thermique