Passage de chaleur

Si un échangeur de chaleur fonctionne de manière régulière avec des températures d'entrée du fluide constantes, un état stationnaire s'établit au bout d'un certain temps. Les températures ne changent alors pratiquement plus aux différents points de l'échangeur de chaleur.

Étant donné qu'à l'état stationnaire, les trois flux de chaleur sont égaux, la formule représentée à gauche s'applique.

Les deux transferts de chaleur et la conduction de chaleur par la cloison sont couramment regroupés en un coefficient de transmission de chaleur k de l'échangeur de chaleur.

En d'autres termes, l'échangeur de chaleur fait passer la chaleur du fluide chaud au fluide froid.

Les formules ci-contre définissent le coefficient de transmission de chaleur k.

Les températures le long de la cloison n'étant généralement pas constantes, le calcul doit être réalisé avec une différence de température moyenne. Le profil de température n'est pas linéaire de sorte qu'il faut utiliser, à la place de la moyenne arithmétique, la différence de température moyenne logarithmique dTlm.

dTmax et dTmin se réfèrent à la différence de température entre les fluides, à chaque fois en un point de l'échangeur de chaleur. Des informations plus détaillées sont données sur la page "Profil de température".

ln désigne le logarithme naturel de base e = 2,71828.

Le coefficient de transmission de chaleur k caractérise l'échangeur de chaleur. Il permet de comparer différents échangeurs de chaleur. Il existe, pour un modèle déterminé, des valeurs indicatives de k de sorte qu'il est possible de dimensionner des échangeurs de chaleur similaires.

Pour la comparaison de coefficients de transmission de chaleur k provenant de différentes sources, il faut tenir compte de la référence.

Les surfaces du côté froid et du côté chaud ne sont généralement pas égales. La surface intérieure des tubes d'un échangeur de chaleur coaxial est par exemple inférieure à la surface extérieure. Les valeurs obtenues pour k diffèrent par conséquent en fonction de la surface de référence.