Transfert de chaleur - Convection

ECTS

1.0

Niveau d'étude

Bac +4

Présentation

Ce cours s'organise autour de la convection forcée. Le premier chapitre introduit les bases de la convection comme mode de transfert de chaleur et identifie les différentes convections : naturelle, mixte et forcée. On décrit ensuite les mécanismes de transfert par convection d'un point de vue microscopique (advection, diffusion). Les équations bilan abordées en mécanique des fluides (masse, NS, énergie) sont reprises et adaptées aux problèmes de convection forcée en régime laminaire, stationnaire ou transitoire, pour des fluides incompressibles. La notion de couche limite thermique laminaire est introduite : concept, analyse des ordres de grandeur, approximations, nombres caractéristiques (Pr, Nu, St). Deux thèmes sont traités en détails : plaque plane (solution affine de Blasius, solution intégrale de Karman-Polhausen, grandeurs caractéristiques : épaisseur de couche limite, densité de flux, coefficient d'échange, corrélations générales) et les problèmes de conduite (notion d'établissement dynamique et thermique, température moyenne, influence de la zone d'entrée, corrélations pratiques). Ce premier thème introduit enfin la convection forcée en régime turbulent et l'intérêt de ce type d'échange (intensification, frottement)... Ce module est complété par des travaux pratiques : étude d'un jet chaud en espace libre, ejecto convecteur de TGV (transport), étude des transferts couplés dans une vitrine réfrigérée (alimentation), refroidissement de composants électroniques de puissance (electronique)...

Objectifs

  • acquérir les compléments de connaissance des mécanismes de convection forcée,
  • savoir calculer les grandeurs caractéristiques des couches limites thermiques (Nusselt, Grashof, coefficient d'échange, puissance...),
  • savoir identifier les corrélations adaptées pour résoudre des problèmes thermiques réels de type industriel (échangeur, moteurs électriques, composants électroniques, refroidissement, fours, bâtiment ...).

Volume horaire

Travaux dirigés13

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