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Comment la chaleur est-elle transférée ?

Thermodynamics Basic Theory Compressed Air Wiki Physics of Air Compressors

La thermodynamique est une branche très intéressante de la physique, en particulier pour mieux comprendre les compresseurs d'air. Dans cet article, nous parlons du transfert de chaleur suite à notre introduction à la thermodynamique.

Comment la chaleur est-elle transférée ?

comment la chaleur est transférée

Toute différence de température au sein d'un corps ou entre différents corps ou systèmes entraîne un transfert de chaleur, jusqu'à atteindre une température d'équilibre. Ce transfert de chaleur peut se faire de trois façons différentes :

  • par conduction ;
  • par convection ;
  • par rayonnement.

En situation réelle, les trois modes de transfert de chaleur se produisent simultanément mais pas répartis en trois parts égales.

Formule du transfert de chaleur par conduction

La conduction est le transfert de chaleur par contact direct de particules. Elle se produit entre les corps solides ou entre les couches minces d'un liquide ou d'un gaz. Les atomes vibrants libèrent une partie de leur énergie cinétique vers les atomes adjacents qui vibrent moins.

Formule du transfert de chaleur par convection

La convection est le transfert de chaleur entre une surface solide et chaude et un fluide adjacent immobile ou en mouvement (gaz ou liquide), renforcé par le mélange d'une partie du fluide avec l'autre. Elle peut se produire par convection libre, c'est-à-dire par un mouvement naturel dans un milieu en raison des différences de densité dues aux différences de températures. Elle peut également se produire par convection forcée, en entraînant le mouvement du fluide à l'aide d'agents mécaniques, par exemple un ventilateur ou une pompe. La convection forcée produit un transfert de chaleur beaucoup plus élevé en raison de l'augmentation des vitesses de mélange.

Transfert de chaleur par rayonnement

Le rayonnement est le transfert de chaleur à travers un espace vide. Tous les corps ayant une température supérieure au zéro absolu (0 K) émettent de la chaleur par rayonnement électromagnétique dans toutes les directions. Lorsque les rayons de chaleur frappent un corps, une partie de l'énergie est absorbée et transformée pour chauffer ce corps. Les rayons qui ne sont pas absorbés traversent le corps ou sont reflétés par ce dernier. En situations réelles, la transmission de chaleur est la somme des transferts de chaleur simultanés par conduction, convection et rayonnement.

La transmission de chaleur dans un échangeur de chaleur est à tout moment une fonction de la différence de température dominante et du coefficient de transfert thermique total. Elle nécessite l'utilisation d'une différence de température moyenne logarithmique Өm, au lieu d'une valeur arithmétique linéaire ΔT.

 formule de différence de température moyenne logarithmique

La différence de température moyenne logarithmique est définie comme la relation entre les différences de température aux deux branchements de l'échangeur de chaleur selon l'expression :

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