Chapitre II Transfert de Chaleur
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II.1 INTRODUCTION
De tous temps, les problèmes de transmission
d'énergie, et en particulier de la chaleur, ont eu une importance
déterminante pour l'étude et le fonctionnement d'appareils tels
que les générateurs de vapeur, les fours, les échangeurs,
les évaporateurs, les condenseurs, etc., mais aussi pour des
opérations de transformations chimiques. Les problèmes de
transfert de chaleur sont nombreux, et on peut essayer de les
différencier par les buts poursuivis dont les principaux sont [15] :
· l'augmentation de l'énergie transmise ou
absorbée par une surface,
· l'obtention du meilleur rendement d'une source de
chaleur,
· la réduction ou l'augmentation du passage d'un
débit de chaleur d'un milieu à un autre.
Le transfert de chaleur au sein d'une phase ou, plus
généralement, entre deux phases, se fait de trois façons
:
· Par conduction,
· Par rayonnement,
· Par convection.
Un système de freinage a pour fonction principale de
transformer une énergie mécanique en une énergie
calorifique. Cette énergie se caractérise par un
échauffement global du disque et des plaquettes lors d'une phase de
freinage. Il est d'autant plus intéressant de simuler ce
phénomène à plusieurs titres. Pour cela et afin
modéliser ce problème précisément, nous nous
intéressons dans cette partie par le calcul du flux de la chaleur
initial entrant dans le disque au niveau de la zone de contact.
II. 2 DEFINITIONS
II.2.1 Champ de température
Les transferts d'énergie sont déterminés
à partir de l'évolution dans l'espace et dans le temps de la
température : T= f(x, y, z, t). La valeur instantanée de
la température en tout point de l'espace est un scalaire appelé
champ de température. On distingue deux cas [16] :
· Champ de température indépendant du
temps : le régime est dit permanent ou stationnaire.
· Evolution du champ de température avec le temps
: le régime est dit variable ou instationnaire.
Chapitre II Transfert de Chaleur
II.2.2 Gradient de température
Si l'on réunit tous les points de l'espace qui ont la
même température, on obtient une surface dite isotherme. La
variation de température par unité de longueur est maximale le
long de la normale à la surface isotherme. Cette variation est
caractérisée par le gradient de température [16]:
Isotherme
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Fig.II.1 : Gradient de
température.
Avec : vecteur unitaire de la normale
II.2.3 Flux de chaleur
La chaleur s'écoule sous l'influence d'un gradient de
température par conduction des hautes vers les basses
températures. La quantité de chaleur transmise par unité
de temps et par unité d'aire de la surface isotherme est appelée
densité de flux de chaleur, elle est exprimée en [16]:
Où S est l'aire de la surface (m2).
On appelle flux de chaleur la quantité de chaleur
transmise sur la surface S par unité de temps, elle est exprimée
en W :
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