Transferts thermiques

Les modes de transfert thermique

Par convection (liquides et gaz)

La convection correspond au mouvement de matière dans les liquides et les gaz.

Par conduction (solides)

La conduction est un transport énergétique de proche en proche qui se produit dans les solides.

Par rayonnement

Le rayonnement s'effectue par ondes électromagnétiques.

Caractéristiques du transfert thermique

Un transfert thermique est irréversible et a lieu spontanément du système de plus haute température $\rm T_c$, appelé source chaude, vers le système de plus basse température $\rm T_f$, appelé source froide.

Le flux thermique

Le flux thermique $\rm \Phi$ à travers une surface est la puissance thermique qui la traverse. Ce flux évalue la vitesse du transfert thermique $\rm Q$ pendant une durée $\Delta t$. Il va spontanément de la source de la source chaude vers la source froide :

$\boxed{\Phi = \dfrac{\rm Q}{\Delta t}}\left|\begin{array}{lll} \Phi \text{ en watt (W)}\\
\Delta t \text{ en seconde (s)}\\
\text{Q en joule (J)}\end{array}\right.$

Résistance thermique

Pour une paroi plane dont les deux faces sont à la température $\rm T_1$ et $\rm T_2$ avec $\rm T_1 > T_2$, traversée par un flux thermique $\Phi$, la résistance thermique $\rm R$ est définie par :

$\boxed{\Phi = \dfrac{1}{\rm R_{th}}\Delta T}\left|\begin{array}{lll}\Phi \text{ en watt (W)}\\ \text{T en K ou °C}\\ \rm R_{th}\text{ en } K.W^{-1}\end{array}\right.$

Résistance thermique d'une paroi plane

Pour une paroi plane, la résistance thermique dépend de plusieurs paramètres physiques et géométriques.

Paramètres influençant la résistance thermique

• Son épaisseur $\rm e$
• Sa surface $\rm S$
• Sa conductivité thermique $\lambda$ (qui est associée à la nature du matériau)

Formule de la résistance thermique

$\boxed{\rm R_{th} = \dfrac{e}{\lambda \times S}}\left|\begin{array}{lll}\text{e en m}\\ \text{S en } \rm m^2\\
\lambda \text{en } \rm K.W^{-1}\end{array}\right.$

Résistance thermique équivalente

Lorsque plusieurs parois sont accolées, la résistance thermique équivalente est égale à la somme des résistances thermiques.