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 Coefficients de convection 18/03/2013 
 
Interface  Scripts Tcl 
Postprocesseur  Quickfield  Magnétostatique 
Thermique  Mécanique  Electronique 
Electrical  Modèles  Electrostatique 
Multiphysique 
 

( Ci-dessous , Bleu : information sans cliquer. Vert : lien interne. Orange : lien externe. )


Introduction
coefficient de transfert thermique par convection

1. Le coefficient de transfert thermique par convection dans QuickField, noté α

Les coefficients de transferts thermiques par convection sont complexes à calculer car ceux-ci dépendent à la fois de la mécanique des fluides et de la thermodynamique. Cependant, les variations restent importantes selon le média et les conditions d'utilisations. Pour un avant-projet, le tableau suivant permet de pré-dimensionner un concept :
Conditions Minimum (W/K.m²) Maximum (W/K.m²)
air - libre 2 25
air - forcé 25 250
eau - libre 50 1000
eau - ébullition en film 100 300
eau - forcé - dans tubes 500 1200
eau - ébullition - chgt de phase 3 000 100 000
eau - ébullition nucléée 2 000 45 000
eau - condensation en gouttelettes 30 000 140 000
huile - libre 50 350
huile - dans tubes - forcé 300 1700
métal fondu - dans tubes 50 350
composés organiques - condensation 500 2300



  • Dans la définition d'un design, il est préférable de prendre une marge confortable, donc pessimiste dans le choix de ce coefficient. Par exemple le tableau ci-dessous donne les valeurs du coefficient de transfert thermique par convection d'un bobinot selon sa forme géométrique. Pour un avant-projet, il serait souhaitable de prendre ici α = 10 W/K.m²

Coefficient de transfert thermique par convection Condition géométrique
25 W/K.m² h/D < 1
20 W/K.m² h/D = 1
16 W/K.m² h/D > 1
paramètres bobine

2. Géométrie d'un bobinot


  • Notes
  • Dans le cas d'un changement de phase, ou bien d'un fluide à une température bien déterminée (source infinie ), il est possible d'utiliser les coefficients de transfert thermique ci-dessous à condition de donner [1] dans la relation de convection Fn = α • (T - T0), à T0 la valeur

    Ts - (Ts - Tm,i) × e-(π • Dint • L • hm) / (ρm • Cp)

    ( π • Dint étant le périmètre de la surface d'échange (ici un cylindre), L sa longeur). Pour plus d'information voir : Echange thermique par écoulement interne à température constante

    [1] Heat and Mass Transfer, Chapitre - Internal Flow, F.P. Incropera - D. P. De Witt, Editeur Wiley.

  • Nous sommes dans le cas d'échanges thermiques entre deux fluides
Echangeur (chauffage) sans changement de phase
Fluide chaud Fluide froid hm (W/K.m²)
Vapeur Air 60 - 120
Vapeur Eau 1500 - 4500
Vapeur Méthanol, ammoniaque 1000 - 3500
Vapeur Méthanol 1000 - 3500
Vapeur Solutions aqueuses 500 - 3500
Vapeur Hydrocarbures légers 600 - 1200
Vapeur Hydrocarbures moyens 300 - 600
Vapeur Hydrocarbures lourds 35 - 350
Vapeur Gaz 30 - 300
Vapeur Gaz 30 - 300

Echangeur (évaporateur)
Fluide chaud Fluide froid hm (W/K.m²)
Vapeur Eau 2000 - 4000
Vapeur Solvants organiques 600 - 1200
Vapeur Huiles légères 450 - 1000
Vapeur Huiles lourdes 150 - 400
Eau Réfrigérant 400 - 800
Solvants organiques Réfrigérant 150 - 600

Echangeur (refroidissement) sans changement de phase
Fluide chaud Fluide froid hm (W/K.m²)
Eau Eau 850 - 1700
Eau Solvants organiques 600 - 1200
Eau Solvants organiques 600 - 1200
Eau Gaz 20 - 300
Eau Hydrocarbures légers 350 - 900
Eau Hydrocarbures lourds 600 - 3000
Hydrocarbures légers Solvants organiques 100 - 700
Solvants organiques Solvants organiques 120 - 400
Hydrocarbures lourds Hydrocarbures lourds 50 - 300

Echangeur (Condenseurs)
Fluide chaud Fluide froid hm (W/K.m²)
Eau Vapeur sous pression 2000 - 4000
Eau Vapeur 1700 - 3500
Eau Solvants organiques 60 - 700
Eau Hydrocarbures 60 - 200

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