Techniques de transfert thermique par changement de phase, essentiels en ingénierie thermique, améliorent l’efficacité énergétique par ébullition, condensation, fusion et solidification.
10 Techniques de Transfert Thermique par Changement de Phase
Le transfert thermique par changement de phase est un processus essentiel en ingénierie thermique. Il implique l’échange de chaleur associé à un changement d’état de la matière, comme la fusion, l’évaporation, la condensation, et la solidification. Ces techniques sont souvent utilisées dans des applications industrielles et domestiques pour améliorer l’efficacité énergétique. Voici dix techniques courantes de transfert thermique par changement de phase :
1. Ébullition
L’ébullition est le processus de changement d’état d’un liquide à un gaz lorsque la température atteint le point d’ébullition. Ce processus est couramment utilisé pour transférer de grandes quantités de chaleur dans les systèmes de refroidissement et les chaudières.
2. Condensation
La condensation est l’inverse de l’ébullition, où un gaz se transforme en liquide. Ce processus libère de la chaleur latente et est omniprésent dans des applications telles que les systèmes de climatisation et les tours de refroidissement.
3. Fusion
La fusion est le passage de l’état solide à l’état liquide. Lors de la fusion, la matière absorbée de la chaleur sans changement de température. Cette technique trouve des applications dans la métallurgie et les systèmes de refroidissement cryogéniques.
4. Solidification
La solidification est le processus par lequel un liquide se transforme en solide. Ce changement d’état est exploité dans le refroidissement des métaux, où la chaleur est extraite pour former des pièces solides et fiables.
5. Sublimation
La sublimation est le passage direct de l’état solide à l’état gazeux, contournant l’état liquide. Ce phénomène est utilisé dans des applications spécifiques, comme dans la lyophilisation des produits pharmaceutiques.
6. Déposition
La déposition est le processus inverse de la sublimation, où un gaz se transforme directement en solide. Ce principe est essentiel dans les technologies de dépôt de couches minces telles que le dépôt physique en phase vapeur (PVD).
7. Réfrigération par Absorption
La réfrigération par absorption utilise un changement de phase pour transférer de la chaleur entre des réservoirs à température différente. Cela implique l’absorption d’un réfrigérant par un absorbant, suivi de la génération et de la condensation du réfrigérant.
8. Utilisation de Fluides Thermiques
Les fluides thermiques peuvent changer de phase pour transférer la chaleur de manière efficace. Par exemple, les fluides caloporteurs dans les centrales solaires thermiques absorbent et libèrent de la chaleur à travers des changements de phase liquide-vapeur.
9. Changement de Phase par Micro-Canaux
Des micro-canaux permettent un contrôle précis du transfert thermique grâce à des changements de phase. Ces structures microscopiques augmentent le transfert de chaleur de surface et sont utilisées dans le refroidissement de composants électroniques.
10. Stockage d’Énergie Thermique Latente (LAT)
Le stockage d’énergie thermique latente utilise des matériaux à changement de phase (PCM) pour stocker et libérer l’énergie à des températures spécifiques. Cette technologie est crucial pour les systèmes de climatisation et le stockage d’énergie solaire.
En conclusion, les techniques de transfert thermique par changement de phase sont variées et essentielles pour améliorer l’efficacité énergétique et le contrôle thermique dans de nombreuses applications industrielles et domestiques. Comprendre ces processus permet de mieux concevoir des systèmes thermiques performants et durables.
