Bibliographie & annexes
Présentation
English
RÉSUMÉ
Garantir un environnement cryogénique, c'est d'une part limiter les apports de chaleur provenant de toute source dont le milieu ambiant et d'autre part assurer un échange thermique efficace nécessaire à l'évacuation de la chaleur. Cet article présente les spécificités qu'implique le domaine des basses températures dans la compréhension et l'estimation des transferts thermiques en cryogénie. Conduction, convection et rayonnement sont ainsi traités en considérant les deux objectifs complémentaires de réduction ou de promotion des échanges. Des exemples pratiques soutiennent les données techniques et chiffrées.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleAuteur(s)
-
Bertrand BAUDOUY : Docteur, Ingénieur-chercheur au Commissariat à l'Énergie Atomique et aux énergies alternatives (CEA) de Saclay au sein du Service des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme, France
-
Gérard DEFRESNE : Professeur agrégé, chargé de cours à l'Institut universitaire de technologie d'Orsay (Université de Paris Sud), membre du Laboratoire d'Informatique pour la Mécanique et les Sciences de l'Ingénieur (LIMSI), France
-
Patxi DUTHIL : Docteur, Ingénieur de recherche du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) au sein de l'Institut de Physique Nucléaire d'Orsay, France
-
Jean-Pierre THERMEAU : Ingénieur de recherche du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) au sein de l'Institut de Physique Nucléaire d'Orsay, France
INTRODUCTION
Abasse température, on retrouve les trois types de transfert de chaleur (conduction, convection, rayonnement). Par contre, leur intensité est très différente de celle observée à température ambiante. Plusieurs paramètres expliquent cette différence. Les caractéristiques physiques des matériaux et des fluides varient de plusieurs ordres de grandeur entre la température ambiante et les basses températures. De plus, la plupart des variations de ces caractéristiques n'évoluent pas proportionnellement à la température. Cette évolution non linéaire des caractéristiques des fluides et des matériaux à basses températures complique l'évaluation des différents flux de chaleur échangés. Il est donc indispensable de connaître le comportement des matériaux et des fluides pour réaliser le bilan thermique d'un cryosystème.
De nombreuses installations industrielles et scientifiques fonctionnent à basse température et ont confirmé la validité des relations utilisées pour le dimensionnement thermique d'équipements dans ce domaine. L'apparition de nouveaux matériaux pour la construction (composites ayant une faible conductivité thermique) ou pour l'isolation (feuilles de superisolation) ont permis d'améliorer les performances thermique et thermodynamique des cryosystèmes. L'amélioration des performances énergétiques des cryosystèmes et des aimants supraconducteurs s'est accompagnée d'un développement important de certains équipements cryogéniques comme, par exemple, ceux utilisés pour l'imagerie médicale.
L'expertise technique et scientifique de référence
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Froid industriel
(49 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Rayonnement
English
3. Convection
3.1 Convection monophasique
Pour quantifier le flux de chaleur transféré par convection à une paroi, on utilise une loi de Newton qui introduit la notion de coefficient d'échange thermique pariétal, h. Elle s'écrit dans une forme simple comme :
avec :
-
- (W/m2) flux de chaleur échangé entre la paroi du solide, dont la surface est à la température Ts , et le fluide, dont la température est Tf ,
- h :
- (W · m–2 · K–1) coefficient d'échange thermique pariétal.
Ce coefficient d'échange thermique superficiel dépend de la vitesse et des propriétés thermophysiques du fluide comme sa masse volumique ρ, sa viscosité μ, sa capacité thermique massique c et sa conductivité thermique k, ainsi que de la géométrie du système et de l'état de surface du solide. Son évaluation est trop complexe pour admettre des solutions mathématiques analytiques rigoureuses, sauf pour des cas simples. On le définit à l'aide de corrélations empiriques ou semi empiriques construites à l'aide de nombres sans dimension (Grashof, Nusselt, Prandtl, etc.) issus des équations de conservation modélisant l'écoulement et les transferts de chaleur en paroi.
Le nombre adimensionnel le plus important est le nombre de Nusselt :
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Froid industriel
(49 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Convection
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VAN SCIVER (S.W.) - Developments in He II heat transfert and applications to superconducting magnets. - Fast RW, editor, Plenum Press, 27, p. 375-398 (1982).
-
(2) - KAPITZA (P.L.) - The study of heat transfer on He II. - USSR Journal of Physics, p. 4181 (1941).
-
(3) - POLLACK (G.L.) - Kapitza resistance. - Reviews of Modern Physics, 41(1), p. 48 (1969).
-
(4) - VAN SCIVER (S.W.) - Helium cryogenics. - Plenum Press (1986).
-
(5) - AMRIT (J.), FRANÇOIS (M.X.) - Heat flow at the niobium-superfluid helium interface : Kapitza resistance and superconducting cavities. - J. Low. Temp. Phys., 119(1-2), p. 27-40 (2000).
-
(6) - KASHANI (A.), SCIVER (S.W.V.) - High heat flux Kapitza conductance of technical copper with several different surface preparations. - Cryogenics,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
CryoComp © Eckels Engineering Inc. 1993-2012. Base de données des propriétés thermiques et électriques des matériaux. Logiciel distribué en France par Cryoforum http://www.cryoforum.com
HAUT DE PAGE
Cryogenic Engineering Conference (bisannuelle en alternance avec ICEC)
International Cryogenic Engineering Conference (bisannuelle en alternance avec CEC)
HAUT DE PAGE
Air Liquide http://www.airliquide.com
Institut Néel http://neel.cnrs.fr/
AFF-CCS http://affccs.grenoble.cnrs.fr
CERN http://home.web.cern.ch/fr
HAUT DE PAGE
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Froid industriel
(49 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
