Utilisateur:


Transport de chaleur

Storyboard

L'humidité du sol dépend de sa température, il est donc important de calculer cette distribution. Cette relation est déterminée par le flux de chaleur échangé avec la surface du sol.

>Modèle

ID:(2054, 0)



Mécanismes

Iframe

>Top



Code
Concept

Mécanismes

ID:(15207, 0)



Mécanisme de transport de chaleur

Top

>Top


Dans le cas d'un solide, et de manière similaire pour un liquide, nous pouvons décrire le système comme une structure d'atomes liés par quelque chose qui se comporte comme un ressort. Lorsque les deux extrémités ont des températures de une différence de température dans le conducteur ($\Delta T_0$), avec a température de la surface intérieure ($T_{is}$) et a température de la surface extérieure ($T_{es}$) :

$ \Delta T_0 = T_{is} - T_{es} $



La différence de température implique que les atomes aux extrémités oscillent de manière différente ; les atomes dans la zone à haute température auront une amplitude plus grande dans leurs oscillations par rapport aux atomes dans la zone à basse température.



Cependant, cette différence conduira progressivement à ce que toute la chaîne oscille de telle manière qu'à la fin, l'amplitude variera le long du chemin, depuis les valeurs les plus élevées là où la température est également plus élevée, jusqu'aux valeurs les plus basses dans la zone à basse température.



De cette manière, a différence de température dans le conducteur ($\Delta T_0$) mène à Une chaleur transportée ($dQ$) en une variation temporelle ($dt$).

ID:(15234, 0)



Géométrie et dépendance aux matériaux

Top

>Top


L'un des facteurs clés déterminant la quantité de chaleur pouvant être conduite à travers un solide ou un liquide est sa section transversale, c'est-à-dire la quantité de chaînes d'atomes disponibles. Plus nous avons de ces chaînes, plus notre capacité de transport de chaleur est grande.

Cependant, la longueur de ces chaînes peut être contreproductive. À mesure que la chaîne de ressorts devient plus longue, notre capacité à transmettre la chaleur diminue, car de plus en plus d'atomes doivent ajuster leurs amplitudes d'oscillation.

Si nous représentons cela avec a section ($S$) et le longueur du pilote ($L$), le diagramme prend la forme suivante :



Enfin, la capacité du milieu et du matériau à transporter la chaleur, décrite par les coefficients le coefficient de transmission interne ($\alpha_i$) et le coefficient de transmission externe ($\alpha_e$), ainsi que a conductivité thermique ($\lambda$), explique comment la chaleur se déplace en réponse à A différence de température ($\Delta T$) créée par la différence entre a température intérieure ($T_i$) et a température extérieure ($T_e$) :



Ceci est calculé comme suit :

$ \Delta T = T_i - T_e $

ID:(15235, 0)



Conduction thermique

Top

>Top


La conduction thermique a été modélisée pour la première fois par Jean Baptiste Joseph Fourier [1], qui a établi que a débit de chaleur ($q$), défini par a chaleur transportée ($dQ$), a variation temporelle ($dt$) et a section ($S$), est exprimée par :

$ q \equiv \displaystyle\frac{1}{ S }\displaystyle\frac{ dQ }{ dt }$



Cette théorie est également liée à A section ($S$), le longueur du pilote ($L$), a différence de température dans le conducteur ($\Delta T_0$) et a conductivité thermique ($\lambda$), comme illustré dans :

$ q = \displaystyle\frac{ \lambda }{ L } \Delta T_0 $



et est décrite avec le diagramme suivant :

[1] "Théorie Analytique de la Chaleur", Jean Baptiste Joseph Fourier, 1822.

ID:(15236, 0)



Dépendance du transfert de chaleur sur la géométrie du conducteur

Top

>Top


Le principal moteur du transfert de chaleur d'un milieu à un conducteur est la différence de température. Dans le milieu a température intérieure ($T_i$), les particules ont plus d'énergie, et lorsqu'elles entrent en collision avec celles du conducteur à Une température de la surface intérieure ($T_{is}$), elles ont tendance à augmenter l'énergie de ce dernier. Cette interaction peut être représentée comme suit :



Au-delà de la température en elle-même, le flux de chaleur dépend de a différence de température à l'interface interne ($\Delta T_i$) :

$ \Delta T_i = T_i - T_{is} $



Un autre facteur clé est le nombre d'atomes dont l'amplitude d'oscillation peut être augmentée, ce qui dépend de a section ($S$). Enfin, nous devons également prendre en compte les propriétés de surface, décrites par le coefficient de transmission interne ($\alpha_i$), qui correspondent à la relation entre la chaleur transmise, la surface, la différence de température et le temps écoulé :

ID:(15237, 0)



Calcul de la transmission thermique au conducteur

Top

>Top


De cette manière, nous établissons une relation qui nous permet de calculer a débit de chaleur ($q$) en fonction de a différence de température à l'interface interne ($\Delta T_i$) et le coefficient de transmission interne ($\alpha_i$) :



Cela peut s'exprimer mathématiquement comme suit :

$ q = \alpha_i \Delta T_i $

ID:(15238, 0)



Dépendance du transfert de chaleur sur la géométrie du conducteur

Top

>Top


Le principal moteur du transfert de chaleur d'un conducteur à un milieu est la différence de température. Lorsque a température de la surface extérieure ($T_{es}$), les particules ont plus d'énergie et oscillent avec une amplitude plus grande en interagissant avec les atomes et les molécules du milieu à Une température extérieure ($T_e$). Cela a tendance à augmenter l'énergie de ces derniers. Cette interaction peut être représentée comme suit :



Au-delà de la température, le flux de chaleur dépend de a différence de température à l'interface externe ($\Delta T_e$).

$ \Delta T_e = T_{es} - T_e $



Un autre facteur clé est le nombre d'atomes qui peuvent avoir leur amplitude d'oscillation augmentée, ce qui dépend de a section ($S$). Enfin, nous devons également tenir compte des propriétés de surface, représentées par le coefficient de transmission externe ($\alpha_e$), qui correspondent à la relation entre la chaleur transférée, la surface, la différence de température et le temps écoulé :

ID:(15239, 0)



Transfert de chaleur du conducteur

Top

>Top


De cette manière, nous établissons une relation qui nous permet de calculer a débit de chaleur ($q$) en fonction de a différence de température à l'interface externe ($\Delta T_e$) et le coefficient de transmission externe ($\alpha_e$) :



Cela peut être exprimé mathématiquement comme suit :

$ q = \alpha_e \Delta T_e $

ID:(15240, 0)



Transport de chaleur total par un conducteur

Top

>Top


Les modèles de transfert de chaleur et de conduction suggèrent qu'il est possible de développer une relation qui intègre ces trois mécanismes ensemble. Cette équation devrait prendre en compte a chaleur transportée ($dQ$), a variation temporelle ($dt$), a différence de température ($\Delta T$), a section ($S$) et le coefficient de transport total (supports multiples, deux interfaces) ($k$) :



Mathématiquement, cela peut s'exprimer comme suit :

$ q = k \Delta T $

ID:(15241, 0)



Dépendance du coefficient de transfert sur la vitesse du milieu

Concept

>Top


L'un des effets du transfert de chaleur d'un conducteur à un milieu externe est le réchauffement du milieu près de l'interface, créant une zone d'interférence dans la transmission. Cela diminue l'efficacité du transfert et tend à former une couche isolante qui réduit le flux d'énergie.

Cependant, cet effet peut changer en présence de vent. Le vent peut éliminer la couche d'atomes et de molécules à haute température, améliorant ainsi l'efficacité du transfert de chaleur. Cela suggère que le coefficient de transmission ($\alpha$) est influencé par a vitesse moyenne ($v_m$) [1,2] :



Dans ce contexte, nous modélisons la relation en fonction de coefficient de transmission sans vitesse ($\alpha_0$) et d'un facteur de référence de le vitesse de référence du support ($v_0$).

La relation mathématique qui décrit ce phénomène pour un gaz avec le coefficient de transmission dans les gaz, en fonction de la vitesse ($\alpha_{gv}$), a vitesse moyenne ($v_m$), le coefficient de transmission dans les gaz, indépendant de la vitesse ($\alpha_{g0}$) et le coefficient de transmission Facteur de vitesse du gaz ($v_{g0}$) est :

$ \alpha_{gv} = \alpha_{g0} \left(1+\displaystyle\frac{ v_m }{ v_{g0} }\right)$



Et pour un liquide avec le coefficient de transmission dans le liquide, en fonction de la vitesse ($\alpha_{wv}$), a vitesse moyenne ($v_m$), le coefficient de transmission dans le liquide, indépendant de la vitesse ($\alpha_{w0}$) et le coefficient de transmission Facteur de vitesse du liquide ($v_{w0}$) :

$ \alpha_{wv} = \alpha_{w0} \left(1+\sqrt{\displaystyle\frac{ v_m }{ v_{w0} }}\right)$

Cela illustre comment le vent peut influencer de manière significative l'efficacité du transfert de chaleur entre un conducteur et un milieu externe.

[1] "Über Flüssigkeitsbewegung bei sehr kleiner Reibung" (Sur le mouvement des fluides avec très peu de friction), Ludwig Prandtl, 1904

[2] "Die Abhängigkeit der Wärmeübergangszahl von der Rohrlänge" (La dépendance du coefficient de transfert de chaleur à la longueur du tuyau), Wilhelm Nusselt, 1910

ID:(3620, 0)



Modèle

Top

>Top



Paramètres

Symbole
Texte
Variable
Valeur
Unités
Calculer
Valor MKS
Unités MKS
$\alpha_{wv}$
alpha_wv
Coefficient de transmission dans le liquide, en fonction de la vitesse
W/m^2K
$\alpha_{w0}$
alpha_w0
Coefficient de transmission dans le liquide, indépendant de la vitesse
W/m^2K
$\alpha_{gv}$
alpha_gv
Coefficient de transmission dans les gaz, en fonction de la vitesse
W/m^2K
$\alpha_{g0}$
alpha_g0
Coefficient de transmission dans les gaz, indépendant de la vitesse
W/m^2K
$\alpha_e$
alpha_e
Coefficient de transmission externe
W/m^2K
$v_{g0}$
v_g0
Coefficient de transmission Facteur de vitesse du gaz
m/s
$v_{w0}$
v_w0
Coefficient de transmission Facteur de vitesse du liquide
m/s
$\alpha_i$
alpha_i
Coefficient de transmission interne
W/m^2K
$k$
k
Coefficient de transport total
W/m K
$\lambda$
lambda
Conductivité thermique
W/m K
$\lambda_i$
lambda_i
Élément de conductivité thermique i
W/m K
$L_i$
L_i
Longueur de l'élément i
m
$L$
L
Longueur du pilote
m
$v_m$
v_m
Vitesse moyenne
m/s

Variables

Symbole
Texte
Variable
Valeur
Unités
Calculer
Valor MKS
Unités MKS
$q$
q
Débit de chaleur
W/m^2
$\Delta T$
DT
Différence de température
K
$\Delta T_e$
DT_e
Différence de température à l'interface externe
K
$\Delta T_i$
DT_i
Différence de température à l'interface interne
K
$\Delta T_0$
DT_0
Différence de température dans le conducteur
K
$T_{es}$
T_es
Température de la surface extérieure
K
$T_{is}$
T_is
Température de la surface intérieure
K
$T_e$
T_e
Température extérieure
K
$T_i$
T_i
Température intérieure
K

Calculs


D'abord, sélectionnez l'équation: à , puis, sélectionnez la variable: à

Calculs

Symbole
Équation
Résolu
Traduit

Calculs

Symbole
Équation
Résolu
Traduit

Variable Donnée Calculer Cible : Équation À utiliser




Équations

#
Équation

$ \displaystyle\frac{1}{ k }=\displaystyle\frac{1}{ \alpha_e }+\displaystyle\frac{ L }{ \lambda }$

1/ k =1/ alpha_e + L / lambda


$\displaystyle\frac{1}{ k }=\displaystyle\frac{1}{ \alpha_i }+\displaystyle\frac{1}{ \alpha_e }+\displaystyle\frac{ L }{ \lambda }$

1/ k =1/ alpha_i + 1/ alpha_e + L / lambda


$ \alpha_{gv} = \alpha_{g0} \left(1+\displaystyle\frac{ v_m }{ v_{g0} }\right)$

alpha_gv = alpha_g0 * (1+ v_m / v_g0 )


$ \alpha_{wv} = \alpha_{w0} \left(1+\sqrt{\displaystyle\frac{ v_m }{ v_{w0} }}\right)$

alpha_wv = alpha_w0 * (1+sqrt( v_m / v_w0 ))


$ \Delta T = \Delta T_i + \Delta T_0 + \Delta T_e $

DT = DT_i + DT_0 + DT_e


$ \Delta T = T_i - T_e $

DT = T_i - T_e


$ \Delta T_0 = T_{is} - T_{es} $

DT_0 = T_is - T_es


$ \Delta T_e = T_{es} - T_e $

DT_e = T_es - T_e


$ \Delta T_i = T_i - T_{is} $

DT_i = T_i - T_is


$ \lambda = \lambda_w^{\Phi} \lambda_b^{1-\Phi} e^{-\beta \Phi (1-\theta_S)^2}$

lambda = lambda_w ^ Phi * lambda_b ^(1- Phi )*exp(- beta * Phi *(1-theta_S )^2)


$ \lambda_b = \lambda_a g_a + \lambda_i g_i + \lambda_c g_c $

lambda_b = lambda_a * g_a + lambda_i * g_i + lambda_c * g_c


$ q = \alpha_e \Delta T_e $

q = alpha_e * DT_e


$ q = \alpha_i \Delta T_i $

q = alpha_i * DT_i


$ q = k \Delta T $

q = k * DT


$ q = \displaystyle\frac{ \lambda }{ L } \Delta T_0 $

q = lambda * DT_0 / L


$ T_{es} = T_e + \displaystyle\frac{ k }{ \alpha_e } \Delta T $

T_es = T_e + k * DT / alpha_e


$ T_{is} = T_i - \displaystyle\frac{ k }{ \alpha_i } \Delta T $

T_is = T_i - k * DT / alpha_i


$\displaystyle\frac{1}{ k }=\displaystyle\frac{1}{ \alpha_i }+\displaystyle\frac{1}{ \alpha_e }+\sum_i\displaystyle\frac{ L_i }{ \lambda_i }$

1/ k =1/ alpha_i +1/ alpha_e +@SUM( L_i / lambda_i , i )

ID:(15229, 0)



Différence de température de surface

Équation

>Top, >Modèle


Dans le cas d'un solide, et de manière similaire pour un liquide, nous pouvons décrire le système comme une structure d'atomes liés par quelque chose qui se comporte comme un ressort. Lorsque les deux extrémités ont des températures de une différence de température dans le conducteur ($\Delta T_0$), avec a température de la surface intérieure ($T_{is}$) et a température de la surface extérieure ($T_{es}$) :

$ \Delta T_0 = T_{is} - T_{es} $

$\Delta T_0$
Différence de température dans le conducteur
$K$
10165
$T_{es}$
Température de la surface extérieure
$K$
5214
$T_{is}$
Température de la surface intérieure
$K$
5212

ID:(15120, 0)



Différence de température

Équation

>Top, >Modèle


A différence de température ($\Delta T$) est calculé en soustrayant a température extérieure ($T_e$) et a température intérieure ($T_i$), ce qui s'exprime comme suit :

$ \Delta T = T_i - T_e $

$\Delta T$
Différence de température
$K$
10161
$T_e$
Température extérieure
$K$
5207
$T_i$
Température intérieure
$K$
5208

ID:(15116, 0)



Calcul de la conduction thermique

Équation

>Top, >Modèle


Le flux de chaleur ($q$) est une fonction de a conductivité thermique ($\lambda$), le longueur du pilote ($L$) et a différence de température dans le conducteur ($\Delta T_0$) :

$ q = \displaystyle\frac{ \lambda }{ L } \Delta T_0 $

$\lambda$
Conductivité thermique
$J/m s K$
5204
$q$
Débit de chaleur
$W/m^2$
10178
$\Delta T_0$
Différence de température dans le conducteur
$K$
10165
$L$
Longueur du pilote
$m$
5206

ID:(7712, 0)



Différence de température entre le milieu et le conducteur

Équation

>Top, >Modèle


A différence de température à l'interface interne ($\Delta T_i$) est calculé en soustrayant a température de la surface intérieure ($T_{is}$) de a température intérieure ($T_i$) :

$ \Delta T_i = T_i - T_{is} $

$\Delta T_i$
Différence de température à l'interface interne
$K$
10166
$T_{is}$
Température de la surface intérieure
$K$
5212
$T_i$
Température intérieure
$K$
5208

ID:(15117, 0)



Calcul de la transmission thermique au conducteur

Équation

>Top, >Modèle


De cette manière, nous établissons une relation qui nous permet de calculer a débit de chaleur ($q$) en fonction de a différence de température à l'interface interne ($\Delta T_i$) et le coefficient de transmission interne ($\alpha_i$) :

$ q = \alpha_i \Delta T_i $

$\alpha_i$
Coefficient de transmission interne
$W/m^2K$
10163
$q$
Débit de chaleur
$W/m^2$
10178
$\Delta T_i$
Différence de température à l'interface interne
$K$
10166

ID:(15113, 0)



Différence de température entre le conducteur et le milieu

Équation

>Top, >Modèle


A différence de température à l'interface externe ($\Delta T_e$) est calculé en soustrayant a température de la surface extérieure ($T_{es}$) de a température extérieure ($T_e$) :

$ \Delta T_e = T_{es} - T_e $

$\Delta T_e$
Différence de température à l'interface externe
$K$
10167
$T_{es}$
Température de la surface extérieure
$K$
5214
$T_e$
Température extérieure
$K$
5207

ID:(15118, 0)



Calcul du transfert de chaleur du conducteur

Équation

>Top, >Modèle


De cette manière, nous établissons une relation qui nous permet de calculer a débit de chaleur ($q$) en fonction de a différence de température à l'interface externe ($\Delta T_e$) et le coefficient de transmission externe ($\alpha_e$) :

$ q = \alpha_e \Delta T_e $

$\alpha_e$
Coefficient de transmission externe
$W/m^2K$
10162
$q$
Débit de chaleur
$W/m^2$
10178
$\Delta T_e$
Différence de température à l'interface externe
$K$
10167

ID:(15114, 0)



Calcul du transport thermique total par un conducteur

Équation

>Top, >Modèle


De cette manière, nous établissons une relation qui nous permet de calculer a débit de chaleur ($q$) en fonction de le coefficient de transport total (supports multiples, deux interfaces) ($k$) et a différence de température ($\Delta T$) :

$ q = k \Delta T $

$k$
Coefficient de transport total
$J/m s K$
5174
$q$
Débit de chaleur
$W/m^2$
10178
$\Delta T$
Différence de température
$K$
10161

Avec a différence de température à l'interface interne ($\Delta T_i$), a différence de température dans le conducteur ($\Delta T_0$), a différence de température à l'interface externe ($\Delta T_e$), et a différence de température ($\Delta T$), nous obtenons

$ \Delta T = \Delta T_i + \Delta T_0 + \Delta T_e $



qui peut être réécrit avec a chaleur transportée ($dQ$), a variation temporelle ($dt$), a section ($S$)

$ q = \alpha_i \Delta T_i $



$ q = \alpha_e \Delta T_e $



et avec a conductivité thermique ($\lambda$) et le longueur du pilote ($L$)

$ q = \displaystyle\frac{ \lambda }{ L } \Delta T_0 $



et

$\displaystyle\frac{1}{ k }=\displaystyle\frac{1}{ \alpha_i }+\displaystyle\frac{1}{ \alpha_e }+\displaystyle\frac{ L }{ \lambda }$



comme

$\Delta T = \Delta T_i + \Delta T_0 + \Delta T_e = \displaystyle\frac{1}{S} \frac{dQ}{dt} \left(\displaystyle\frac{1}{\alpha_i} + \displaystyle\frac{1}{\alpha_e} + \displaystyle\frac{L}{\lambda}\right) = \displaystyle\frac{1}{Sk} \displaystyle\frac{dQ}{dt}$



aboutissant à

$ q = k \Delta T $

.

ID:(7716, 0)



Variation totale de température

Équation

>Top, >Modèle


Dans le processus de transfert de chaleur, la température diminue progressivement du système ayant la plus haute température (interne) vers celui ayant la plus basse température (externe). Dans ce processus, elle diminue d'abord de la température moyenne interne à A différence de température à l'interface interne ($\Delta T_i$), puis à A différence de température dans le conducteur ($\Delta T_0$), et enfin à A différence de température à l'interface externe ($\Delta T_e$). La somme de ces trois variations équivaut à la chute totale, c'est-à-dire a différence de température ($\Delta T$), comme illustré ci-dessous :

$ \Delta T = \Delta T_i + \Delta T_0 + \Delta T_e $

$\Delta T$
Différence de température
$K$
10161
$\Delta T_e$
Différence de température à l'interface externe
$K$
10167
$\Delta T_i$
Différence de température à l'interface interne
$K$
10166
$\Delta T_0$
Différence de température dans le conducteur
$K$
10165

ID:(15115, 0)



Constante de transport totale (un support, deux interfaces)

Équation

>Top, >Modèle


La valeur de le coefficient de transport total ($k$) dans l'équation de transport est déterminée en utilisant le coefficient de transmission externe ($\alpha_e$), le coefficient de transmission interne ($\alpha_i$), a conductivité thermique ($\lambda$) et le longueur du pilote ($L$) comme suit :

$\displaystyle\frac{1}{ k }=\displaystyle\frac{1}{ \alpha_i }+\displaystyle\frac{1}{ \alpha_e }+\displaystyle\frac{ L }{ \lambda }$

$\alpha_e$
Coefficient de transmission externe
$W/m^2K$
10162
$\alpha_i$
Coefficient de transmission interne
$W/m^2K$
10163
$k$
Coefficient de transport total
$J/m s K$
5174
$\lambda$
Conductivité thermique
$J/m s K$
5204
$L$
Longueur du pilote
$m$
5206

Avec a différence de température à l'interface interne ($\Delta T_i$), a différence de température dans le conducteur ($\Delta T_0$), a différence de température à l'interface externe ($\Delta T_e$) et a différence de température ($\Delta T$), nous obtenons

$ \Delta T = \Delta T_i + \Delta T_0 + \Delta T_e $



qui peut être réécrit avec a chaleur transportée ($dQ$), a variation temporelle ($dt$), a section ($S$)

$ q = \alpha_i \Delta T_i $



$ q = \alpha_e \Delta T_e $



et avec a conductivité thermique ($\lambda$) et le longueur du pilote ($L$)

$ q = \displaystyle\frac{ \lambda }{ L } \Delta T_0 $



comme

$\Delta T_i + \Delta T_0 + \Delta T_e = \displaystyle\frac{1}{S} \displaystyle\frac{dQ}{dt} \left(\displaystyle\frac{1}{\alpha_i} + \displaystyle\frac{1}{\alpha_e} + \displaystyle\frac{L}{\lambda}\right)$



nous pouvons donc définir un coefficient combiné comme

$\displaystyle\frac{1}{ k }=\displaystyle\frac{1}{ \alpha_i }+\displaystyle\frac{1}{ \alpha_e }+\displaystyle\frac{ L }{ \lambda }$

ID:(3486, 0)



Température sur la surface intérieure du conducteur

Équation

>Top, >Modèle


A température de la surface intérieure ($T_{is}$) n'est pas égal à la température du milieu lui-même, qui est a température intérieure ($T_i$). Cette température peut être calculée à partir de a différence de température ($\Delta T$), le coefficient de transport total (supports multiples, deux interfaces) ($k$) et le coefficient de transmission interne ($\alpha_i$) en utilisant la formule suivante :

$ T_{is} = T_i - \displaystyle\frac{ k }{ \alpha_i } \Delta T $

$\alpha_i$
Coefficient de transmission interne
$W/m^2K$
10163
$k$
Coefficient de transport total
$J/m s K$
5174
$\Delta T$
Différence de température
$K$
10161
$T_{is}$
Température de la surface intérieure
$K$
5212
$T_i$
Température intérieure
$K$
5208

Avec a chaleur transportée ($dQ$), a variation temporelle ($dt$), a section ($S$), a différence de température ($\Delta T$) et le coefficient de transport total (supports multiples, deux interfaces) ($k$), nous avons

$ q = k \Delta T $



ce qui, avec le coefficient de transmission interne ($\alpha_i$) et a différence de température à l'interface interne ($\Delta T_i$)

$ q = \alpha_i \Delta T_i $



aboutit à

$k\Delta T = \alpha_i \Delta T_i$



et avec a température intérieure ($T_i$) et a température de la surface intérieure ($T_{is}$) et

$ \Delta T_i = T_i - T_{is} $



aboutit à

$ T_{is} = T_i - \displaystyle\frac{ k }{ \alpha_i } \Delta T $

ID:(15121, 0)



Température sur la surface externe du conducteur

Équation

>Top, >Modèle


A température de la surface extérieure ($T_{es}$) n'est pas égal à la température du milieu, qui est a température extérieure ($T_e$). Cette température peut être calculée à partir de a différence de température ($\Delta T$), le coefficient de transport total (supports multiples, deux interfaces) ($k$), et le coefficient de transmission externe ($\alpha_e$) en utilisant la formule suivante :

$ T_{es} = T_e + \displaystyle\frac{ k }{ \alpha_e } \Delta T $

$\alpha_e$
Coefficient de transmission externe
$W/m^2K$
10162
$k$
Coefficient de transport total
$J/m s K$
5174
$\Delta T$
Différence de température
$K$
10161
$T_{es}$
Température de la surface extérieure
$K$
5214
$T_e$
Température extérieure
$K$
5207

Avec a chaleur transportée ($dQ$), a variation temporelle ($dt$), a section ($S$), a différence de température ($\Delta T$) et le coefficient de transport total (supports multiples, deux interfaces) ($k$), nous obtenons

$ q = k \Delta T $



ce qui, avec le coefficient de transmission externe ($\alpha_e$) et a différence de température à l'interface externe ($\Delta T_e$)

$ q = \alpha_e \Delta T_e $



aboutit à

$k\Delta T = \alpha_e \Delta T_e$



et avec a température extérieure ($T_e$) et a température de la surface extérieure ($T_{es}$) et

$ \Delta T_e = T_{es} - T_e $



aboutit à

$ T_{es} = T_e + \displaystyle\frac{ k }{ \alpha_e } \Delta T $

ID:(15122, 0)



Constante de transport totale (un support, une interface)

Équation

>Top, >Modèle


La valeur de le coefficient de transport total ($k$) dans l'équation de transport est déterminée à l'aide de le coefficient de transmission externe ($\alpha_e$), a conductivité thermique ($\lambda$) et le longueur du pilote ($L$) comme suit :

$ \displaystyle\frac{1}{ k }=\displaystyle\frac{1}{ \alpha_e }+\displaystyle\frac{ L }{ \lambda }$

$\alpha_e$
Coefficient de transmission externe
$W/m^2K$
10162
$k$
Coefficient de transport total
$J/m s K$
5174
$\lambda$
Conductivité thermique
$J/m s K$
5204
$L$
Longueur du pilote
$m$
5206

ID:(3619, 0)



Constante de transport totale (supports multiples, deux interfaces)

Équation

>Top, >Modèle


La valeur de a débit de chaleur ($q$) dans l'équation de transport est déterminée à l'aide de le coefficient de transmission interne ($\alpha_i$), le coefficient de transmission externe ($\alpha_e$), a élément de conductivité thermique i ($\lambda_i$) et ($$)9880 < /var> comme suit :

$\displaystyle\frac{1}{ k }=\displaystyle\frac{1}{ \alpha_i }+\displaystyle\frac{1}{ \alpha_e }+\sum_i\displaystyle\frac{ L_i }{ \lambda_i }$

$\alpha_e$
Coefficient de transmission externe
$W/m^2K$
10162
$\alpha_i$
Coefficient de transmission interne
$W/m^2K$
10163
$k$
Coefficient de transport total
$J/m s K$
5174
$\lambda_k$
Élément de conductivité thermique i
$J/m s K$
9879
$L_k$
Longueur de l'élément i
$m$
9880

ID:(7730, 0)



Constante de transfert de chaleur du gaz

Équation

>Top, >Modèle


Dans le cas où un milieu se déplace avec une constante de ($$) et que le coefficient de transmission dans les gaz, en fonction de la vitesse ($\alpha_{gv}$) est égal à

$ \alpha_{gv} = \alpha_{g0} \left(1+\displaystyle\frac{ v_m }{ v_{g0} }\right)$

$\alpha_g$
Coefficient de transmission dans les gaz, en fonction de la vitesse
$W/m^2K$
8180
$\alpha_{g0}$
Coefficient de transmission dans les gaz, indépendant de la vitesse
$W/m^2K$
8181
$v_{g0}$
Coefficient de transmission Facteur de vitesse du gaz
$m/s$
8183
$v_m$
Vitesse moyenne
$m/s$
5250



où Le coefficient de transmission dans les gaz, indépendant de la vitesse ($\alpha_{g0}$) représente le scénario où le milieu ne se déplace pas, et le coefficient de transmission Facteur de vitesse du gaz ($v_{g0}$) est la vitesse de référence.

La constante de transfert thermique pour le matériau dans le cas d'un gaz au repos est de $5.6 J/m^2sK$, tandis que la vitesse de référence est de $1.41 m/s$.

ID:(7715, 0)



Constante de transfert de chaleur liquide

Équation

>Top, >Modèle


Si un milieu se déplace avec une constante de le coefficient de transmission dans le liquide, en fonction de la vitesse ($\alpha_{wv}$), et que a vitesse moyenne ($v_m$) est égal à

$ \alpha_{wv} = \alpha_{w0} \left(1+\sqrt{\displaystyle\frac{ v_m }{ v_{w0} }}\right)$

$\alpha_l$
Coefficient de transmission dans le liquide, en fonction de la vitesse
$W/m^2K$
5211
$\alpha_{l0}$
Coefficient de transmission dans le liquide, indépendant de la vitesse
$W/m^2K$
5210
$v_{l0}$
Coefficient de transmission Facteur de vitesse du liquide
0.0278
$m/s$
7719
$v_m$
Vitesse moyenne
$m/s$
5250



où Le coefficient de transmission dans le liquide, indépendant de la vitesse ($\alpha_{w0}$) représente le cas où le milieu ne se déplace pas, et le coefficient de transmission Facteur de vitesse du liquide ($v_{w0}$) est la vitesse de référence.

La constante de transfert thermique du matériau pour le cas d'un liquide au repos est égale à $340 J/m^2sK$, tandis que la vitesse de référence est de $0,0278 m/s$.

ID:(7714, 0)



Conductivité thermique du sol sec

Équation

>Top, >Modèle


La modélisation de la conductivité thermique dans un milieu poreux tel que le sol est un défi. Dans cette étude, des analyses ont été effectuées sur un large échantillon de prélèvements, et un modèle numérique a été développé pour prédire a conductivité thermique dans un sol sec ($\lambda_b$) en fonction des textures du sol [1].

La relation de a conductivité thermique dans un sol sec ($\lambda_b$) a été déterminée en fonction de a conductivité thermique dans le sable ($\lambda_a$), a conductivité thermique dans le limon ($\lambda_i$), a conductivité thermique dans l'argile ($\lambda_c$) et a fraction massique de sable dans l'échantillon ($g_a$), a fraction massique de limon dans l'échantillon ($g_i$), a fraction massique d'argile dans l'échantillon ($g_c$), en utilisant la formule suivante :

$ \lambda_b = \lambda_a g_a + \lambda_i g_i + \lambda_c g_c $

[1] "Physical principles and calculation methods of moisture and heat transfer in cable trenches." (Principes physiques et méthodes de calcul de transfert d'humidité et de chaleur dans les tranchées de câbles), Brakelmann, H., etz-Report 19, 93 p. (1984), Berlin; Offenbach.

ID:(15130, 0)



Conductivité thermique du sol avec l'eau

Équation

>Top, >Modèle


La modélisation de la conductivité thermique dans un milieu poreux tel que le sol est un défi. Dans cette étude, des analyses ont été effectuées sur un large échantillon de prélèvements, et un modèle numérique a été développé pour prédire a conductivité thermique dans un sol sec ($\lambda_b$) en fonction des textures du sol [1].

La relation de a conductivité thermique dans un sol sec ($\lambda_b$) a été déterminée en fonction de a conductivité thermique dans le sable ($\lambda_a$), a conductivité thermique dans le limon ($\lambda_i$), a conductivité thermique dans l'argile ($\lambda_c$) et a fraction massique de sable dans l'échantillon ($g_a$), a fraction massique de limon dans l'échantillon ($g_i$), a fraction massique d'argile dans l'échantillon ($g_c$), en utilisant la formule suivante :

$ \lambda = \lambda_w^{\Phi} \lambda_b^{1-\Phi} e^{-\beta \Phi (1-\theta_S)^2}$

[1] "Physical principles and calculation methods of moisture and heat transfer in cable trenches." (Principes physiques et méthodes de calcul de transfert d'humidité et de chaleur dans les tranchées de câbles), Brakelmann, H., etz-Report 19, 93 p. (1984), Berlin; Offenbach.

ID:(15131, 0)