Mécanisme de convection
Mécanisme de convection
En conduction thermique , l’ énergie est transférée sous forme de chaleur, en raison de la migration d’électrons libres ou d’ ondes de vibration du réseau ( phonons ). Il n’y a pas de mouvement de masse dans la direction du flux d’énergie. Le transfert de chaleur par conduction dépend de la «force» motrice de la différence de température. La conduction et la convection sont similaires en ce que les deux mécanismes nécessitent la présence d’un milieu matériel (par rapport au rayonnement thermique). Par contre, ils sont différents en ce que la convection nécessite la présence d’un mouvement fluide.
Il faut souligner qu’à la surface, le flux d’énergie se produit uniquement par conduction, même dans la conduction. En effet, il y a toujours une fine couche de film fluide stagnante sur la surface de transfert de chaleur. Mais dans les couches suivantes, il se produit des mouvements de conduction et de diffusion-masse au niveau moléculaire ou au niveau macroscopique. En raison du mouvement de masse, le taux de transfert d’énergie est plus élevé. Plus la vitesse de déplacement de la masse est élevée, plus la couche de film de fluide stagnant sera fine et plus le débit de chaleur sera élevé.
Il faut noter que l’ ébullition nucléée à la surface perturbe efficacement cette couche stagnante et qu’elle augmente donc considérablement la capacité d’une surface à transférer de l’énergie thermique à un fluide en vrac.
Comme il a été écrit, le transfert de chaleur à travers un fluide s’effectue par convection en présence d’un mouvement de masse et par conduction en l’absence de celui-ci. Par conséquent, la conduction thermique dans un fluide peut être considérée comme le cas limite de la convection, correspondant au cas du fluide au repos.
Convection comme conduction avec mouvement fluide
Certains experts ne considèrent pas la convection comme un mécanisme fondamental du transfert de chaleur car il s’agit essentiellement de la conduction de la chaleur en présence d’un mouvement de fluide. Ils considèrent qu’il s’agit d’un cas particulier de conduction thermique , appelé « conduction avec mouvement fluide ». D’autre part, il est pratique de reconnaître la convection en tant que mécanisme de transfert de chaleur séparé, malgré les arguments valables indiquant le contraire.

La convection implique le transfert de chaleur entre une surface à une température donnée ( paroi T ) et un fluide à une température globale (T b ). La définition exacte de la température globale (T b ) varie en fonction des détails de la situation.
- Pour un écoulement adjacent à une surface chaude ou froide, T b est la température du fluide «loin» de la surface.
- Pour l’ébullition ou la condensation, T b est la température de saturation du fluide.
- Pour l’écoulement dans une conduite, T b est la température moyenne mesurée à une section particulière de la conduite.
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