Puissance thermique Q̇
Chaleur transférée à travers la paroi par unité de temps en régime stationnaire.
Thermique · Transfert thermique · conduction
Coefficient global de transfert thermique d’une paroi
Calculez le transfert thermique global fluide chaud → paroi → fluide froid en combinant les deux résistances convectives et la conduction dans une paroi plane.
Créé le v1.0
Par Thibaut Grzelak, ingénieur calcul mécanique
02
URésultats
Flux thermique q″
W/m²
Puissance thermique transférée par unité de surface.
Coefficient global U
W/(m²·K)
Conductance surfacique globale incluant les deux films convectifs et la paroi.
Résistance surfacique totale R″tot
m²·K/W
Somme 1/hₕ + e/k + 1/h𝒸.
Résistance thermique totale Rtot
K/W
Résistance thermique globale pour la surface saisie.
R″h = — · R″wall = — · R″c = —Régime stationnaire et transfert unidimensionnel à travers une paroi plane. Les coefficients de convection hₕ et h𝒸 sont imposés et uniformes sur toute la surface.
01Formules et symboles
Formules utilisées
R″h
1 / hₕRésistance convective côté chaudR″wall
e / kRésistance conductrice de la paroiR″c
1 / h𝒸Résistance convective côté froidU
1 / (1/hₕ + e/k + 1/h𝒸)Coefficient global de transfert thermiqueQ̇
U · A · ΔT∞Puissance thermique totale| R″h | R″wall | R″c | ΔTₕ | ΔTwall | ΔT𝒸 |
|---|
02Hypothèses et limites
Domaine de validité
- Régime stationnaire et transfert unidimensionnel à travers une paroi plane.
- Les coefficients de convection hₕ et h𝒸 sont imposés et uniformes sur toute la surface.
- La paroi est homogène, de conductivité thermique k constante et sans génération interne de chaleur.
- Les températures T∞,h et T∞,c sont des températures de fluide en vrac, pas des températures de surface.
- Rayonnement, résistance de contact, ponts thermiques, encrassement et conduction latérale ne sont pas inclus.
- Le coefficient U calculé correspond uniquement au modèle saisi et ne constitue pas une valeur réglementaire de bâtiment ou d’échangeur.
03Exemple de vérification
Cas numérique de référence
- Cas de référence : hₕ = 10, h𝒸 = 25 W/(m²·K), k = 0,5 W/(m·K), e = 0,10 m, A = 10 m² et ΔT∞ = 20 K.
- R″h = 0,10 ; R″wall = 0,20 ; R″c = 0,04 m²·K/W, donc R″tot = 0,34 m²·K/W.
- U = 2,941176 W/(m²·K) et q″ = 58,823529 W/m².
- Q̇ = 588,235294 W et Rtot = 0,034 K/W.
04Références
Références techniques
- Incropera et al. — Fundamentals of Heat and Mass Transfer: convection and plane-wall thermal-resistance circuits.
- NIST Special Publication 811 — SI units and temperature intervals.