Qu'est-ce que le coefficient de transfert thermique ?
Le coefficient de transfert thermique par convection, noté h, traduit l'efficacité avec laquelle la chaleur s'échange entre une surface solide et un fluide en mouvement (liquide ou gaz). C'est un paramètre clé en thermique, en conception de systèmes CVC (chauffage, ventilation et climatisation), dans le dimensionnement des échangeurs de chaleur et pour le refroidissement de l'électronique. Ce calculateur détermine h directement à partir de la loi de refroidissement de Newton, en utilisant le flux de chaleur, l'aire de la surface et l'écart de température entre la paroi et le fluide.
La formule expliquée
Le calcul repose sur $$h = \frac{\text{Q (W)}}{\text{A (m}^2\text{)} \times \text{ΔT (K)}}$$ une réécriture de la loi de refroidissement de Newton, \(Q = h \cdot A \cdot \Delta T\). Ici, Q est le flux de chaleur en watts (W), A désigne l'aire de la surface d'échange en mètres carrés (m²), et ΔT correspond à l'écart de température en kelvins (K) ou en degrés Celsius (l'amplitude d'un kelvin est égale à celle d'un degré Celsius : l'écart est donc identique dans les deux unités). Le résultat h s'exprime en W/(m²·K). Plus la valeur est élevée, plus la surface évacue ou absorbe facilement la chaleur.
Mode d'emploi
Saisissez le flux de chaleur total Q, l'aire A de la surface en contact avec le fluide, puis l'écart de température ΔT. Cliquez sur « Calculer » pour obtenir le coefficient instantanément. Conservez toutes les données en unités SI afin d'obtenir un résultat en W/(m²·K).
Exemple concret
Imaginons une plaque plane qui dissipe Q = 5000 W sur une aire A = 2 m², avec un écart de température entre la paroi et le fluide de ΔT = 25 K. On obtient alors $$h = \frac{5000}{2 \times 25} = \frac{5000}{50} = 100 \ \text{W/(m}^2\cdot\text{K)}$$ une valeur caractéristique de la convection forcée dans l'air.
Questions fréquentes
Quelles unités utiliser ? Utilisez les unités SI : Q en watts, A en mètres carrés, ΔT en kelvins (ou en écart de °C). Le résultat est donné en W/(m²·K).
Puis-je exprimer ΔT en °C ? Oui. Un écart de température en °C est numériquement identique à un écart en kelvins : le résultat reste donc inchangé.
Quelles sont les valeurs typiques de h ? La convection naturelle dans l'air se situe autour de 5 à 25, la convection forcée dans l'air entre 10 et 500, la convection forcée dans l'eau entre 100 et 15 000, tandis que l'ébullition et la condensation peuvent dépasser 10 000 W/(m²·K).
