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

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.

coefficient de transfert thermique par convection

Coefficient de transfert thermique par convection dans QuickField


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Coefficients avant-projet

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

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Coefficients bobinot

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

Géométrie d'un bobinot


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Coefficients à T°C déterminée

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.


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Coefficients pour échangeurs

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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Updated February 2019 | Copyright 2022 Ocsimize