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Génie alimentaire
Auteur(s) JEANTET Romain
Date de création du document

Table des matières
I Introduction : De l'intérêt de l'étude des transferts......................................................................7
II Définitions........................................................................................................................................9
II.1 Les différents modes de transfert...........................................................................................9
II.2 Régimes transitoire et stationnaire.......................................................................................10
II.3 Grandeurs extensives et intensives - bilans..........................................................................11
II.4 Unités.......................................................................................................................................12
III Transferts par conduction..........................................................................................................13
III.1 Transferts de chaleur : loi de Fourier.................................................................................13
III.1.1 Loi de Fourier................................................................................................................13
III.1.2 Etablissement du régime stationnaire dans une plaque infinie................................13
III.1.3 Transfert de chaleur dans une plaque infinie en régime stationnaire.....................14
III.1.4 Transfert de chaleur dans une plaque composite en régime stationnaire...............15
III.1.5 Transfert de chaleur en régime non stationnaire...................................................... 16
III.2 Transferts de matière : loi de Fick......................................................................................18
III.2.1 Loi de Fick.....................................................................................................................18
III.2.2 Transfert de matière dans une plaque infinie en régime transitoire.......................19
III.2.3 Transfert de matière dans une plaque infinie en régime stationnaire.....................20
III.3 Transferts de quantité de mouvement................................................................................21
III.3.1 Loi de Newton................................................................................................................21
III.3.2 Analogie entre transferts..............................................................................................23
III.3.3 Application au calcul des écoulements dans les conduites en régime laminaire : Loi
de Poiseuille................................................................................................................................23
IV Transferts par convection...........................................................................................................26
IV.1 Introduction à la similitude géométrique et physique : l'expérience de Reynolds.........26
IV.2 Intérêt de la similitude..........................................................................................................26
2

IV.3 Similitude totale....................................................................................................................28
IV.4 Similitude partielle................................................................................................................30
IV.4.1 Invariants de similitude dans le domaine de la dynamique......................................30
IV.4.2 Invariants de similitude dans le domaine énergétique.............................................. 31
IV.5 Analyse dimensionnelle........................................................................................................32
IV.5.1 Théorème Pi...................................................................................................................32
IV.5.2 Déplacement d'une sphère dans un fluide sous l'action d'une force........................33
IV.5.3 Perte de charge dans une conduite cylindrique..........................................................34
IV.5.4 Détermination des coefficients de transfert de chaleur.............................................37
3

Présentation
Les caractéristiques du module
Ce module présente les lois fondamentales associées aux transferts de chaleur, de matière et
de quantité de mouvement et leur résolution en mode conductif. Il présente notamment les
coefficients de facilité associés, et permet d’introduire la notion de facteur limitant les
transferts. Enfin, une introduction aux méthodes et similitude et d’analyse dimensionnelle
qui permettent d’accéder aux coefficients de facilité en mode convectif, est proposée. La
dernière partie est consacrée à des exercices corrigés, qui permettent à l’apprenant de
s’approprier ces notions essentielles.
Les finalités et objectifs
A l’issue de ce module, l’étudiant ou le stagiaire sera capable de :
●Utiliser de façon rigoureuse les lois de transfert (chaleur, matière et quantité de
mouvement) dans le cadre du système international d’unités ;
●D’aborder les méthodes de similitude et analyse dimensionnelle ;
●De mettre en œuvre des bilans rigoureux d’énergie et de matière.
Le contenu du cours
1. Intérêt de l’étude des transferts
2. Définition
- Mode de transferts
- Régime transitoire et stationnaire
- Grandeurs extensives et intensives – Bilans
- Unités (unités primaires, règles d’écriture, analyse dimensionnelle)
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3. Transfert par conduction
- Transfert de chaleur : Loi de Fourier
- Transfert de matière : Loi de Fick
- Transfert de quantité de mouvement : Loi de Newton
4. Transfert par convection
- L’expérience de Reynolds
- Intérêt de similitude et similitude géométrique
- Similitude totale
- Similitude partielle
- Analyse dimensionnelle
5. Exercices
- Paroi d’échange de chaleur
- Viscosimétrie
- Chauffage du lait par tube à passage de courant
Les ressources d'apprentissage
Vous disposez dans ce module :
Sur la page d’accueil de la plate forme Moodle
●Une boîte aux lettres
●Un forum
●Un chat
●L’accès au cours
●L’accès à un lexique spécialisé
Dans la partie cours
●La présentation du module, document que vous lisez actuellement,
●Un cours (bouton « Cours »),
●La description de l'ensemble des activités proposées dans ce module accessible
par le bouton « Activités »,
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