Chapitre 10 • Initiation aux transferts thermiques
Avec :
Ra L = Gr L Pr =
b g DT L
3
n a
L’exposant n prend les valeurs :
• n = 1/4 en convection laminaire ;
• n = 1/3 en convection turbulente.
Les propriétés du fluide en écoulement pour les nombre de Rayleigh sont déterminées
pour la valeur moyenne de température T f = (T ∞ + T s ) /2. Quelques valeurs de la
constante C en différentes configurations sont reportées dans le tableau 10.1.
Tableau 10.1 Constantes C de l’expression de nombre de Nusselt en convection
naturelle
Géométrie,
orientation
Dimension
caractéristique L
C en convection
laminaire
C en convection
turbulente
Plaque verticale
Hauteur
0,59
Ra L 10
9
0,10
Ra L > 10
9
Plaque
horizontale
chauffant
vers le bas
Largeur
0,27
10
5 Ra L 10
10
0,54
10
10 < Ra L 10
13
Plaque
horizontale
chauffant
vers le haut
Largeur
0,54
10
4 Ra L 10
7
0,15
10
7 < Ra L 10
11
Cylindre
horizontal
Diamètre extérieur
C = 1,02 et n = 0,15 pour
10
−2 Ra L 10
2 ;
0,54 pour
5 × 10
2 Ra L 2 × 10
7
0,135
2 × 10
7 < Ra L 10
13
10.4 LE RAYONNEMENT THERMIQUE
10.4.1 Démonstration de son existence à partir d’une expérience
Considérons l’expérience représentée sur la figure 10.6. La surface interne d’une
enceinte parfaitement isolée du milieu ambiant extérieur est à la température initiale
T en . On effectue un vide poussé à l’intérieur de l’enceinte. À un certain moment, on
introduit, sans modifier les conditions de vide, un corps à la température T cp = T en .
Au bout d’un certain temps, on mesure la température de la surface interne de l’enceinte et celle du corps. On trouve que ces deux températures sont égales à la même
température T eq . Il y a eu donc transfert d’énergie sous forme de chaleur entre les deux
corps. Etant donné qu’il n’y a pas de transfert de chaleur entre l’enceinte et le milieu
ambiant et que la chaleur ne peut pas voir été échangée par conduction et convection
entre le corps et la surface de l’enceinte du fait du vide, on en déduit que ce transfert n’a
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 214 — #224
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Ra L = Gr L Pr =
b g DT L
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n a
L’exposant n prend les valeurs :
• n = 1/4 en convection laminaire ;
• n = 1/3 en convection turbulente.
Les propriétés du fluide en écoulement pour les nombre de Rayleigh sont déterminées
pour la valeur moyenne de température T f = (T ∞ + T s ) /2. Quelques valeurs de la
constante C en différentes configurations sont reportées dans le tableau 10.1.
Tableau 10.1 Constantes C de l’expression de nombre de Nusselt en convection
naturelle
Géométrie,
orientation
Dimension
caractéristique L
C en convection
laminaire
C en convection
turbulente
Plaque verticale
Hauteur
0,59
Ra L 10
9
0,10
Ra L > 10
9
Plaque
horizontale
chauffant
vers le bas
Largeur
0,27
10
5 Ra L 10
10
0,54
10
10 < Ra L 10
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Plaque
horizontale
chauffant
vers le haut
Largeur
0,54
10
4 Ra L 10
7
0,15
10
7 < Ra L 10
11
Cylindre
horizontal
Diamètre extérieur
C = 1,02 et n = 0,15 pour
10
−2 Ra L 10
2 ;
0,54 pour
5 × 10
2 Ra L 2 × 10
7
0,135
2 × 10
7 < Ra L 10
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10.4 LE RAYONNEMENT THERMIQUE
10.4.1 Démonstration de son existence à partir d’une expérience
Considérons l’expérience représentée sur la figure 10.6. La surface interne d’une
enceinte parfaitement isolée du milieu ambiant extérieur est à la température initiale
T en . On effectue un vide poussé à l’intérieur de l’enceinte. À un certain moment, on
introduit, sans modifier les conditions de vide, un corps à la température T cp = T en .
Au bout d’un certain temps, on mesure la température de la surface interne de l’enceinte et celle du corps. On trouve que ces deux températures sont égales à la même
température T eq . Il y a eu donc transfert d’énergie sous forme de chaleur entre les deux
corps. Etant donné qu’il n’y a pas de transfert de chaleur entre l’enceinte et le milieu
ambiant et que la chaleur ne peut pas voir été échangée par conduction et convection
entre le corps et la surface de l’enceinte du fait du vide, on en déduit que ce transfert n’a
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