Transfert de Chaleur et de Masse

Convection Objectifs
Transferts de chaleur et de masse : Objectifs
IFaire comprendre les m´ecanismes de transferts par convection
IMetter en ´evidence et pr´esenter des outils de calcul des transferts par convection
Adil Ridha (Universit´e de Caen) Transfert de Chaleur et de Masse 2008-2009 1 / 30

Convection Le probl`eme
Convection thermique
U∞, T∞
ϕ
dS
S, Ts
U∞, T∞
ϕ
dx
S, Ts
xL
IIntensit´e locale du flux thermique ϕ=h(Ts−T∞)
Ih: coefficient local de convection thermique
IFlux thermique total : Φ = ZS
ϕdS
ISi Ts= Cte, Φ = (Ts−T∞)ZS
hdS
ICoefficient moyen de convection , h:
Φ = hS(Ts−T∞)
ID´efinition : h=1
SZS
hdS
ICas d’une plaque plane : h=1
LZS
hdx
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Convection Convection de masse
Convection de masse
´
Ecoulement d’un fluide de l’esp`ece A,
`a une concentration CA,∞(dans un
m´elange binaire A+B) sur une surface
maintenue `a une uniforme concentra-
tion CA,s6=CA,∞
U∞, CA,∞
N′′
A
dS
S, CA,s
U∞, CA,∞
N′′
A
dx
S, CA,s
xL
Ihm(m/s) : coefficient de transfert de masse par
convection.
IN00
A(kmol/s.m2) : flux molaire de l’esp`ece A
IN00
A=hm(CA,s−CA,∞),
ICmesur´e par kilogrammemol/m3(= kmol/m3)
IFlux molaire total : NA=ZS
N00
AdS
Iou NA=hmS(CA,s−CA,∞)
ID´efinition : hm=1
SZS
hmdS
ICas d’une plaque plane : hm=1
LZS
hmdx
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Convection Convection de masse
Transfert de masse
ITransfert d’esp`eces peut s’exprimer en intensit´e du flux de masse n00
A(kg/s.m2) ou en flux de
masse nA(kg/s).
IEn multipliant les ´equations pr´ec´edentes par la masse molaire MA(kg/kmol) pour l’esp`ece
A, l’on obtient les relations correspondantes :
IρA=MACA, (kg/m3) masse volumique de l’esp`ece A.
In00
A=hm(ρA,s−ρA,∞)
InA=hmS(ρA,s−ρA,∞)
ILa concentration Cest d´etermin´e en notant l’´equilibre thermodynamique `a l’interface entre
les phases gaz et liquide ou solide.
I`
A un tel ´etat d’´equilibre, la temp´erature de vapeur `a l’interface est ´egale `a la temp´erature de
surface Ts.
IIl s’agit alors de l’´etat de saturation.
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Convection Les couches limites en convection
Couches limites en convection
Le transfert de chaleur et de masse a lieu dans une r´egion limitrophe `a la surface sur lequel le
fluide s’´ecoule. On appel cette r´egion la couche limite. Il existe alors trois couches limites
interd´ependantes :
ILa couche limite dynamique
ILa couche limite thermique
ILa couche limite de concentration
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