Coefficient de transfert thermique

Le cœfficient de transfert thermique est un flux thermique au travers d'une surface d'échange. Il sert à calculer l'intensité de l'énergie échangée par unité de surface et unité de temps selon la différence de température de part et d'autre de la surface d'échange.

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Transfert thermique - Thermique du bâtiment

Le cœfficient de transfert thermique est un flux thermique au travers d'une surface d'échange. Il sert à calculer l'intensité de l'énergie échangée par unité de surface et unité de temps selon la différence de température de part et d'autre de la surface d'échange. C'est un terme important dans l'équation d'un transfert thermique et permet d'indiquer la facilité avec laquelle l'énergie thermique passe au travers de la surface d'échange.

Définition

Mathématiquement on le définit de la manière suivante :

$h = \frac{\Delta Q}{A \cdot \Delta T \cdot \Delta t}$

avec

ΔQ - énergie transférée
h - cœfficient de transfert thermique
A - surface d'échange
$Δ T$ - différence de température de part et d'autre de la surface d'échange
$Δ t$ - intervalle de temps

Dans le dispositif SI, les unités de ce cœfficient sont W/m²K. L'inverse du cœfficient de transfert thermique correspond à la résistance thermique.

Cœfficient de transfert thermique global

Dans le cas d'une interface complexe composée de plusieurs surfaces d'échange positionnées en parallèle, il est envisageable d'additionner les cœfficients pour obtenir le cœfficient de transfert global de part et d'autre de l'interface. Ceci est spécifiquement utilisé dans les échangeurs de chaleur où on trouve 2 interfaces et une résistance due à la paroi qui sépare les 2 fluides. L'addition se calcule en prenant la somme des inverses des différents cœfficients avec les différentes résistances à la manière de l'addition des résistances électriques (en supposant que le flux est unidirectionnel).

Ressemblance du transfert thermique avec le courant électrique

Le cœfficient de transfert global est généralement noté U (Uw pour les vitrages), et pour les cœfficients de transfert locaux ou de film, le symbole h est utilisé^[1].

$\frac{1}{U} = \frac{1}{h_{interface1}} + \frac{l}{\lambda}+ \frac{1}{h_{interface2}} \qquad (1)$

avec :

U - cœfficient de transfert thermique global
h_interface1 - cœfficient de transfert thermique de film interne
h_interface2 - cœfficient de transfert thermique de film externe
l - épaisseur du matériau séparant les 2 phases
λ - conductivité thermique du matériau

Cependant ceci n'est valable que pour un cas parfait sans dépôt sur la surface d'échange qui augmente la résistance au transfert et pour une surface plane. Le cas plus général est donné par l'équation (2) ^[2]

$\frac{1}{US} = \frac{1}{h_{interface1} S_1} + \frac{1}{h_{depot1} S_{d1}} + \frac{l}{\lambda S_m} + \frac{1}{h_{depot2}S_{d2}} + \frac{1}{h_{interface2}S_2} \qquad (2)$

Notes et références

↑ Perry, R. H., Green, D. W., Perry's Chemical Engineers'Handbook, McGraw-Hill, 1997, 2581 p. (ISBN 9780070498419) , «11», p. 11-24
↑ A. Bejan, A. D. Kraus, Heat Transfer Handbook, John Wiley & Sons, 2003, 1480 p. (ISBN 9780471390152) , «11», p. 799-804

Voir aussi

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