Calculateur de coefficient de transfert thermique

Le coefficient de transfert thermique par convection, généralement noté h, relie le transfert de chaleur à une surface, à son aire et à l'écart de température entre cette surface et le fluide voisin. Selon la loi de refroidissement de Newton, la puissance thermique est égale à h multiplié par l'aire et l'écart de température. En isolant h, on obtient h = Q ÷ (A × ΔT). Ce calculateur applique cette relation et indique aussi la densité de flux thermique, soit la puissance divisée par l'aire. Le coefficient s'exprime en unités SI en watts par mètre carré et kelvin. Un écart en degrés Celsius a la même valeur numérique qu'un écart en kelvins : les deux échelles conviennent donc ici. L'outil prend la valeur absolue de l'écart entre la surface et le fluide, car le coefficient est conventionnellement donné comme une grandeur positive. Le sens reste déductible : en conditions passives, la chaleur va de la zone la plus chaude vers la plus froide. Contrairement à la conductivité thermique, le coefficient de convection n'est pas uniquement une propriété de la substance. Il combine le comportement du fluide, de l'écoulement et de la géométrie de surface. Vitesse, masse volumique, viscosité, conductivité thermique, capacité thermique, turbulence, orientation, rugosité et dimensions caractéristiques peuvent modifier h. La convection naturelle dans l'air calme donne souvent un coefficient bien plus faible qu'un écoulement forcé, tandis que l'ébullition ou la condensation peuvent produire des valeurs bien supérieures. Les plages publiées servent au pré-dimensionnement, mais les valeurs finales doivent provenir de corrélations adaptées, d'expériences ou de simulations validées. Le calcul suppose que la puissance, l'aire et les températures représentatives décrivent la même frontière et les mêmes conditions de fonctionnement. Températures de paroi non uniformes, variations d'écoulement, encrassement, rayonnement, résistance de contact et pertes par d'autres voies peuvent faire différer le coefficient déduit expérimentalement d'un coefficient local. Pour un échangeur, il peut être nécessaire d'utiliser un coefficient global regroupant les films convectifs, la conduction dans la paroi et les résistances d'encrassement. Utilisez cet outil pour estimer rapidement la convection, traiter des données de laboratoire, vérifier un refroidissement, présélectionner des échangeurs et comparer des points de fonctionnement mesurés. Employez des watts et des mètres carrés, et choisissez un écart de température représentatif du moteur thermique du modèle. Les échangeurs complexes peuvent nécessiter une différence de température moyenne logarithmique plutôt qu'un simple écart entre surface et fluide.