transfert de chaleur,cours et exercices corrigés

Abstract

Cet ouvrage propose une étude complète et structurée du transfert de chaleur, discipline fondamentale en génie des procédés et dans les sciences de l’ingénieur. Il vise à fournir à l’étudiant les bases physiques, les outils mathématiques et les méthodes d’analyse nécessaires pour comprendre et résoudre les problèmes thermiques. Le livre débute par une présentation des trois modes de transfert de chaleur : la conduction, la convection et le rayonnement, en mettant en évidence leurs caractéristiques principales. Il développe ensuite le transfert par conduction à travers la loi de Fourier, en étudiant différents cas pratiques tels que les parois simples et composites, les géométries cylindriques et sphériques, ainsi que les phénomènes d’isolation thermique et d’épaisseur critique. L’équation générale de la conduction et les problèmes d’ailettes sont également abordés. Le transfert par convection est traité à travers les définitions fondamentales, le coefficient d’échange thermique, l’analyse dimensionnelle et les corrélations empiriques en convection naturelle et forcée, utilisées pour le calcul des flux thermiques. Enfin, le transfert par rayonnement est présenté à travers ses lois fondamentales (Lambert, Kirchhoff), ainsi que le rayonnement des corps noirs et non noirs, et les échanges radiatifs entre surfaces. L’ouvrage adopte une démarche pédagogique progressive permettant de relier efficacement la théorie aux applications pratiques. يقدم هذا الكتاب دراسة شاملة ومنهجية لانتقال الحرارة، وهو تخصص جوهري في هندسة العمليات والعلوم الهندسية. ويهدف الكتاب إلى تزويد الطلاب بالمبادئ الفيزيائية، والأدوات الرياضية، وطرق التحليل اللازمة لفهم المسائل الحرارية وحلها. يستهل الكتاب عرضه بتقديم أنماط انتقال الحرارة الثلاثة —التوصيل، والحمل، والإشعاع— مع تسليط الضوء على خصائصها الرئيسية. ثم ينتقل لاستكشاف انتقال الحرارة بالتوصيل من خلال قانون "فورييه"، متناولاً حالات عملية متنوعة مثل الجدران البسيطة والمركبة، والأشكال الهندسية الأسطوانية والكروية، فضلاً عن العزل الحراري وظاهرة السماكة الحرجة. كما يتناول الكتاب المعادلة العامة للتوصيل ومسائل الزعانف الحرارية. ويُغطى موضوع انتقال الحرارة بالحمل من خلال التعريفات الأساسية، ومعامل انتقال الحرارة، والتحليل البُعدي، والعلاقات التجريبية الخاصة بالحمل الطبيعي والقسري المستخدمة لحساب تدفقات الحرارة. وأخيراً، يُعرض موضوع انتقال الحرارة بالإشعاع من خلال قوانينه الأساسية (مثل قانوني لامبرت وكيرشوف)، إلى جانب إشعاع الجسم الأسود والأجسام غير السوداء، والتبادل الإشعاعي بين الأسطح. يعتمد الكتاب نهجاً تعليمياً متدرجاً يربط بفعالية بين الجوانب النظرية والتطبيقات العملية.