La convection naturelle (libre)

Exposé Sciences & technologies Physique

Date de publication :

06/05/2008

Langue :

Français

Format :

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Nombre de pages :

3 pages

Niveau :

avancé

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Sommaire :

Sommaire

La convection naturelle (libre)
1. Principe de la convection
2. Exemple

Résumé :

La convection est un des trois modes de transfert thermique (conduction, convection et rayonnement). La particularité de la convection est que le transfert thermique se réalise par déplacement de matière, contrairement à la conduction et au rayonnement. La convection peut être forcée ou naturelle. En convection forcée, la circulation du fluide se fait de manière artificielle (pompe), la vitesse d'écoulement du fluide peut donc être très élevée, se qui entraîne que les transferts thermiques par convection forcée sont extrêmement efficaces. La plupart des systèmes de chauffage central (passage de fluide caloporteur dans des radiateurs) se font par convection forcée (l'eau chaude est transmise de la chaudière aux radiateurs par la pompe). La convection naturelle (ou libre) apparaît quant à elle de façon spontanée lorsqu'un fluide est soumis à un gradient de température et se manifeste par la mise en mouvement de celui-ci. Le fluide chaud monte et le fluide froid descend. Les transferts thermiques lors de ce phénomène sont beaucoup moins importants que lors de la convection forcée, mais se phénomène est souvent utilisés (refroidissement de processeurs, ...). Pour améliorer ces performances, on utilise des ailettes pour augmenter les surfaces d'échanges. Quel que soit le type de convection, on distingue deux régimes d'écoulement: laminaire et turbulent, qui sont fonction de la vitesse. A faible vitesse, l'écoulement et dit laminaire, il est ordonné et chaque couches de fluides sont parallèles les unes aux autres. Dans ce type de régime, on peut connaître en tous points la vitesse et la température du fluide. Lorsque la vitesse croit, on arrive à une vitesse critique où au-delà, l'écoulement passe du régime laminaire en régime turbulent. Le fluide est animé de mouvements tourbillonnaires aléatoires, il est brassé dans les trois dimension et il n'y a plus d'écoulement parallèle. Dans ce type d'écoulement les échanges thermiques sont favorisés et il n'est plus possible de connaître la vitesse et la température du fluide en tout points, mais seulement sa vitesse et sa température moyenne.