Qu'est-ce qu'un coefficient de transfert de chaleur?
Le coefficient de transfert de chaleur définit la facilité avec laquelle la chaleur passe d'un matériau à l'autre, généralement d'un solide à un fluide ou à un gaz, ou d'un fluide ou d'un gaz à un solide. La chaleur peut également passer d'un liquide à un gaz ou ou vice versa, comme c'est le cas de l'air frais au-dessus d'un lac chaud. La chaleur s'écoulera toujours de chaud au froid pour les matériaux en contact direct.
Les coefficients de transfert de chaleur sont toujours pris en compte lors de la conception d'un équipement spécifiquement destiné à transférer la chaleur - ou à ne pas transférer de la chaleur. Des pots de cuisson, des nageoires de refroidissement sur un moteur à moto, des souffleurs sur une cuillerée de soupe trop chaude, ou une personne qui réchauffe les mains froides d'un autre sont toutes des cas pour améliorer le coefficient de transfert de chaleur. Le plus grand contributeur unique à de meilleurs coefficients de transfert de chaleur, compte tenu des contraintes de matériau, est le mouvement rapide de la phase fluide des composants. Soufflant de l'air à travers un radiateur, induisant un débit turbulent dans un échangeur de chaleur, ou en mouvement rapidement dans un four de convection eLes coefficients de transfert de chaleur beaucoup plus élevés que les conditions sont calmes. En effet, davantage de molécules pour absorber la chaleur sont présentées à la surface chaude dans un temps plus court.
En revanche, la recherche d'une isolation très efficace considère également le coefficient de transfert de chaleur de chacune de ses interfaces. L'isolation est importante pour les réfrigérateurs et les congélateurs, les glacières de pique-nique, les vêtements d'hiver et les maisons éconergétiques. Les espaces d'air mort, les vides en mousse et les matériaux à faible conductivité aident tous à fournir une isolation.
Quantitativement, le coefficient de transfert de chaleur est fonction des deux matériaux en contact; la température de chacun, qui détermine la force motrice; et les facteurs qui améliorent ou nuisent au transfert de chaleur, tels que la convection ou l'encrassement de surface, respectivement. Les équations déterminent la quantité de chaleur transférée par zone unitaire, par degré de températureDifférence entre les deux matériaux adjacents et par période de temps. Les calculs de dimensionnement des équipements industriels, tels que les radiateurs et les échangeurs de chaleur, résolvent généralement pour la chaleur transférée par heure, car la capacité de production de l'usine est généralement déterminée sur une base horaire.
Un coefficient de transfert de chaleur global, tel qu'il est souvent utilisé dans les équations d'échangeur de chaleur, devrait prendre en compte un certain nombre de facteurs. Dans cet exemple, la vapeur saturée à une température donnée, l'interface de vapeur vers le tube, la conductivité à travers la paroi du tube, l'interface du liquide à l'intérieur des tubes tels que l'huile et la température de l'huile entrante devraient toutes être prises en compte. Les informations de ces facteurs pourraient aider à déterminer la taille d'un échangeur de chaleur nécessaire et quelle stratégie de conception et de matériaux fonctionnerait le mieux.