Introduction aux phénomènes de transport de la chaleur et de la matière.
L’objectif est de présenter les phénomènes qui induisent un transfert de matière et de chaleur ainsi que les outils théoriques qui permettent d’évaluer les flux de ces transferts.
Rappel/introduction des bilans thermiques et de matière pour aborder l’étude de problèmes liés aux transferts.
Introduction aux phénomènes de diffusion de matière et de la conduction thermique à travers le comportement des gaz (théorie cinétique des gaz) pour décrire les lois de Fick et de Fourier. Approche statistique pour la détermination des coefficients de diffusion à partir du mouvement Brownien. Prise en compte de l'activité chimique dans la loi de Fick pour les solutions. Limite de la loi de Fick pour un mélange de plus de deux gaz et présentation du principe d'une méthode alternative (Stefan-Maxwell).
Introduction à la mécanique des fluides avec un rappel des lois fondamentales de la mécanique. Statique des fluides. Théorème d'Archimède. Force motrice dans les fluides. Equations du mouvement. Cas des fluides parfaits et théorème de Bernoulli. Fluides visqueux.
Expression des lois de diffusion dans un fluide en mouvement.
Description des transferts de chaleur et de matière à l'interface entre un solide et un fluide (convection libre ou forcée). Introduction des coefficients de transfert convectif dans la relation de Newton.
Introduction à l'analyse dimensionnelle, aux similitudes. Présentation des nombres adimensionnels courants (Reynolds, Nusselt, Prandlt, Biot, Smith, Sherwood, Grashof,...) et l'utilisation des corrélations.
Utilisation des corrélations pour la détermination des coefficients de transfert convectif. Etude des pertes de charges des fluides dans les conduites et leur détermination théorique (diagramme de Moody) et expérimentales. Cas des pertes de charges singulières.
Transfert de matière entre phases.
Introduction à la thermo-diffusion et au comportement de la diffusion dans les gaz raréfiés (évanescents) et dans les milieux poreux (effusion).
Rappel/introduction des outils mathématiques (vecteurs, développement au premier ordre, intégrales de surface et de volume, champs de scalaires et vecteurs, opérateurs gradient, divergence et laplacien).
