Transfert de chaleur

Dans le cadre du transfert de chaleur, l'énergie thermique est transférée d'un système plus chaud vers un système plus froid en raison d'une différence de température. La chaleur étant une forme d'énergie, elle ne peut être ni stockée ni échangée, mais seulement transférée. Le terme couramment utilisé d'« échange de chaleur » est donc familier, mais physiquement incorrect.

En génie des procédés, le transfert de chaleur est une opération fondamentale. Il détermine les processus de chauffage, de refroidissement, de séchage, de réaction et de régulation de la température. Un transfert de chaleur ciblé est indispensable pour garantir la stabilité des processus et la reproductibilité des propriétés des produits.

Le transfert de chaleur s'effectue selon trois mécanismes fondamentaux : la conduction thermique, la convection et le rayonnement thermique. Dans les appareils techniques, ces mécanismes agissent souvent simultanément. Le taux de transfert de chaleur qui en résulte dépend des propriétés des matériaux, des conditions d'écoulement, des surfaces et des différences de température.

Dans les mélangeurs, les réacteurs et les séchoirs, le transfert de chaleur est amélioré de manière ciblée grâce au mouvement du produit. Une bonne circulation ainsi qu’un contact intense avec les surfaces chauffées ou refroidies augmentent le transfert de chaleur. En revanche, les zones mortes et les zones de stagnation détériorent considérablement le transfert de chaleur.

La puissance thermique transférée peut être décrite de manière simplifiée par l'équation suivante :

Q_(dot) = U * A * ΔT

• Qdot est le coefficient de transfert thermique (W)
• U est le coefficient de transmission thermique (W/(m²·K))
• A est la surface de transfert thermique (m²)
• ΔT est la différence de température motrice (K)

Le transfert de chaleur est un critère de conception essentiel pour les appareils et les installations utilisés dans les industries chimique, agroalimentaire, pharmaceutique et des matières plastiques.