TRANSFERT DE CHALEUR ET DE MASSE
Résumé du cours : Transfert de chaleur et de masse
Le cours de transfert de chaleur et de masse a pour objectif d’étudier les mécanismes physiques permettant le déplacement de l’énergie thermique et de la matière dans différents milieux. Ces phénomènes interviennent dans la majorité des procédés industriels tels que le chauffage, le refroidissement, le séchage, la distillation, l’échange thermique ou encore les réactions chimiques.
Trois modes fondamentaux de transfert de chaleur sont abordés :
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La conduction, correspondant à la diffusion de la chaleur à travers un milieu solide ou stationnaire ;
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La convection, assurant le transport de la chaleur par le mouvement d’un fluide ;
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Le rayonnement, associé à l’émission d’énergie sous forme d’ondes électromagnétiques.
Le transfert de masse, quant à lui, concerne le déplacement d’un constituant d’une phase à une autre sous l’effet d’un gradient de concentration, et obéit à la loi de Fick.
Le cours présente les équations fondamentales de la conduction, de la convection et de la diffusion, ainsi que les corrélations empiriques utilisées pour les applications d’ingénierie. Il comprend également une introduction au dimensionnement des échangeurs de chaleur et de masse, ainsi qu’à la modélisation des phénomènes couplés dans les procédés thermiques et chimiques.
Ce module constitue une base essentielle pour la compréhension des systèmes énergétiques, environnementaux et industriels, et développe les compétences nécessaires pour analyser et optimiser les performances thermiques des installations.
Transfert de Chaleur I
Qu’est-ce que le transfert thermique ?
L’énergie thermique est l’énergie cinétique d’agitation microscopique d’un objet, qui est due à une agitation désordonnée de ses molécules et de ses atomes. Les transferts d’énergie thermique entre corps sont appelés transferts thermiques. Ils jouent un rôle essentiel en thermodynamique. Deux corps ayant la même température sont dits en équilibre thermique. Si leur température est différente, le corps le plus chaud cède de l’énergie au corps le plus froid : il y a alors transfert de chaleur.
Il existe trois modes de transfert d’énergie thermique : la conduction, la convection et le rayonnement thermique. La conduction se produit lorsque les flux de chaleur passent d’un corps à un autre, par contact. On parle de convection lorsqu’un corps qui se déplace emmène avec lui, la chaleur qu’il contient. Ce mode de transfert implique un déplacement de matière dans le milieu. La matière est alors « advectée » par au moins un fluide. Enfin, le rayonnement – ou radiation – correspond à l’ensemble des corps qui émettent de la lumière et sont eux-mêmes chauffés par la lumière qu’ils absorbent. C’est le cas des rayons du soleil. Professeur Brahim DENNAI