{"id":44012,"date":"2019-10-14T10:53:34","date_gmt":"2019-10-14T09:53:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/quest-ce-quun-mecanisme-de-convection-caracteristiques-definition\/"},"modified":"2020-02-17T14:41:17","modified_gmt":"2020-02-17T13:41:17","slug":"quest-ce-quun-mecanisme-de-convection-caracteristiques-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/fr\/quest-ce-quun-mecanisme-de-convection-caracteristiques-definition\/","title":{"rendered":"Qu’est-ce qu’un m\u00e9canisme de convection – Caract\u00e9ristiques – D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"
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M\u00e9canisme de convection.\u00a0La convection a lieu par advection, diffusion ou les deux.\u00a0.\u00a0Le transfert de chaleur par conduction d\u00e9pend de la \u00abforce\u00bb motrice de la diff\u00e9rence de temp\u00e9rature.\u00a0G\u00e9nie thermique<\/div>\n<\/div>\n
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M\u00e9canisme de convection<\/h2>\n

\"ConvectionM\u00e9canisme de convection<\/strong><\/p>\n

En\u00a0conduction thermique<\/strong><\/a>\u00a0, l’\u00a0\u00e9nergie<\/a>\u00a0est transf\u00e9r\u00e9e sous forme de\u00a0chaleur,<\/a>\u00a0en raison de\u00a0la migration d’\u00e9lectrons libres<\/strong>\u00a0ou d’\u00a0ondes de vibration du r\u00e9seau (\u00a0phonons<\/a>\u00a0).\u00a0<\/strong>Il n’y a pas de mouvement de masse dans la direction du flux d’\u00e9nergie.\u00a0Le transfert de chaleur<\/a>\u00a0par\u00a0conduction<\/strong>\u00a0d\u00e9pend de la \u00abforce\u00bb motrice de\u00a0la diff\u00e9rence<\/strong>\u00a0de\u00a0temp\u00e9rature.\u00a0<\/strong>La conduction<\/strong>\u00a0et la\u00a0convection<\/strong>\u00a0sont similaires en ce que les deux m\u00e9canismes n\u00e9cessitent la pr\u00e9sence d’un milieu mat\u00e9riel (par rapport au rayonnement thermique).\u00a0Par contre, ils sont diff\u00e9rents en ce que la convection n\u00e9cessite la pr\u00e9sence d\u2019un mouvement fluide.<\/p>\n

Il faut souligner\u00a0qu’\u00e0 la surface,<\/strong>\u00a0le flux d’\u00e9nergie se produit\u00a0\u00a0uniquement par conduction,<\/strong>\u00a0m\u00eame dans la conduction.\u00a0En effet, il y a toujours une\u00a0fine couche de film fluide stagnante\u00a0sur la surface de transfert de chaleur.\u00a0<\/strong>\u00a0Mais dans les couches suivantes, il se produit des mouvements de conduction et de diffusion-masse au niveau mol\u00e9culaire ou au niveau macroscopique.\u00a0En raison du mouvement de masse, le taux de transfert d’\u00e9nergie est plus \u00e9lev\u00e9.\u00a0Plus la vitesse de d\u00e9placement de la masse est \u00e9lev\u00e9e, plus la couche de film de fluide stagnant sera fine et plus le d\u00e9bit de chaleur sera \u00e9lev\u00e9.<\/p>\n

Il faut noter que l’\u00a0\u00e9bullition nucl\u00e9\u00e9e<\/strong>\u00a0\u00e0 la surface perturbe efficacement cette couche stagnante et qu’elle augmente donc consid\u00e9rablement la capacit\u00e9 d’une surface \u00e0 transf\u00e9rer de l’\u00e9nergie thermique \u00e0 un fluide en vrac.<\/p>\n

Comme il a \u00e9t\u00e9 \u00e9crit, le transfert de chaleur \u00e0 travers un fluide s’effectue par convection en pr\u00e9sence d’un mouvement de masse et par conduction en l’absence de celui-ci.\u00a0Par cons\u00e9quent, la conduction thermique dans un fluide peut \u00eatre consid\u00e9r\u00e9e comme le cas limite de la convection, correspondant au cas du fluide au repos.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Convection comme conduction avec mouvement fluide<\/h2>\n

Certains experts ne consid\u00e8rent pas la\u00a0convection<\/strong><\/a>\u00a0comme un m\u00e9canisme fondamental du transfert de chaleur car il s\u2019agit essentiellement de la conduction de la chaleur en pr\u00e9sence d\u2019un mouvement de fluide.\u00a0Ils consid\u00e8rent qu’il s’agit d’un\u00a0cas particulier de\u00a0conduction thermique<\/a><\/strong>\u00a0, appel\u00e9 \u00ab\u00a0conduction avec mouvement fluide<\/strong>\u00a0\u00bb.\u00a0D’autre part, il est\u00a0pratique<\/strong> de reconna\u00eetre la convection en tant que m\u00e9canisme de transfert de chaleur s\u00e9par\u00e9, malgr\u00e9 les arguments valables indiquant le contraire.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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\"sous-couche<\/a>Le transfert de chaleur par\u00a0<\/span>convection<\/span><\/strong>\u00a0est plus difficile \u00e0 analyser que le transfert de chaleur par\u00a0<\/span>conduction<\/span><\/a>\u00a0car aucune propri\u00e9t\u00e9 unique du milieu de transfert de chaleur, telle que\u00a0<\/span>la conductivit\u00e9 thermique<\/span><\/a>\u00a0, ne peut \u00eatre d\u00e9finie pour d\u00e9crire le m\u00e9canisme.\u00a0<\/span>Le transfert de chaleur par convection<\/span><\/strong>\u00a0est compliqu\u00e9 par le fait qu’il implique\u00a0<\/span>un mouvement de fluide ainsi qu’une conduction de chaleur<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Le transfert de chaleur par convection varie d’une situation \u00e0 l’autre (selon les conditions d’\u00e9coulement du fluide), et il est fr\u00e9quemment coupl\u00e9 avec le\u00a0<\/span>mode d’\u00e9coulement du fluide<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0En convection forc\u00e9e, le taux de transfert de chaleur \u00e0 travers un fluide est beaucoup plus \u00e9lev\u00e9 par convection que par conduction.<\/span>En pratique, l’analyse du transfert de chaleur par convection est trait\u00e9e\u00a0<\/span>empiriquement<\/span><\/strong>\u00a0(par observation exp\u00e9rimentale directe).\u00a0La plupart des probl\u00e8mes peuvent \u00eatre r\u00e9solus en utilisant des\u00a0<\/span>nombres<\/span><\/a>\u00a0dits\u00a0caract\u00e9ristiques<\/a>\u00a0(par exemple le\u00a0<\/span>nombre de Nusselt<\/span><\/strong>\u00a0).\u00a0<\/span>Les nombres caract\u00e9ristiques<\/span><\/strong>\u00a0sont des\u00a0nombres<\/strong>\u00a0sans dimension utilis\u00e9s pour d\u00e9crire un caract\u00e8re de transfert de chaleur et peuvent \u00eatre utilis\u00e9s pour comparer une\u00a0<\/span>situation r\u00e9elle<\/span><\/strong>\u00a0(par exemple le transfert de chaleur dans un tuyau) avec un\u00a0<\/span>mod\u00e8le \u00e0 petite \u00e9chelle<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0L’exp\u00e9rience montre que le transfert de chaleur par convection d\u00e9pend fortement des propri\u00e9t\u00e9s du fluide:\u00a0<\/span>viscosit\u00e9 dynamique<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>conductivit\u00e9 thermique<\/span><\/strong><\/a>\u00a0,\u00a0<\/span>densit\u00e9<\/span><\/strong><\/a>\u00a0et\u00a0<\/span>chaleur sp\u00e9cifique<\/span><\/a><\/strong>\u00a0, ainsi que<\/span>vitesse du fluide<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Elle d\u00e9pend \u00e9galement de la g\u00e9om\u00e9trie et de la\u00a0<\/span>rugosit\u00e9<\/span><\/a>\u00a0de la surface solide, en plus du type d’\u00e9coulement de fluide.\u00a0Toutes ces conditions affectent notamment l’\u00a0<\/span>\u00e9paisseur du film stagnant<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

La convection implique le transfert de chaleur entre une surface \u00e0 une temp\u00e9rature donn\u00e9e (\u00a0<\/span>paroi<\/span><\/sub>\u00a0T\u00a0) et un fluide \u00e0 une temp\u00e9rature globale (T\u00a0<\/span>b<\/span><\/sub>\u00a0).\u00a0La d\u00e9finition exacte de la temp\u00e9rature globale (T\u00a0<\/span>b<\/span><\/sub>\u00a0) varie en fonction des d\u00e9tails de la situation.<\/span><\/p>\n