Transferts d'énergie par rayonnement

Auteur(s) :

Benallou, Abdelhanine Découvrir l'auteur

Résumé

La 4e de couv. indique : "Les échanges d'énergie dans les fours industriels et dans les foyers des chaudières s'effectuent essentiellement par rayonnement. De même, l'énergie émise par le soleil se propage par rayonnement à travers différents milieux pour arriver jusqu'à la terre. La compréhension des lois qui régissent le transfert par rayonnement est ainsi essentielle à l'établissement des règles de dimensionnement des équipements industriels et à l'utilisation de l'énergie solaire. Elle se trouve également à la base de l'explication des phénomènes climatiques tels que l'effet de serre. De nature duale, ondulatoire et corpusculaire, ce type de transfert d'énergie s'accompagne de l'émission d'ondes électromagnétiques qui peuvent transporter des photons entre surfaces. Transferts d'énergie par rayonnement traite de la quantification de ces échanges qui obéit à des lois spécifiques, ainsi qu'à des considérations liées aux positions relatives des surfaces dans l'espace."

Éditeur(s)
- ISTE éditions
Date
- C 2018
Notes
- Bibliogr. p. [321]-334. Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (XI-338 p.) : ill. en coul., tabl., graph., couv. ill. en coul. ; 24 cm
Collections
- Collection Énergie
Sujet(s)
- Rayonnement thermique
- Transfert radiatif
ISBN
- 978-1-78405-342-0 ;
- 1-78405-342-2
Indice
- 621 Génie énergétique
Quatrième de couverture
- Ingénierie de l'énergie
  Les échanges d'énergie dans les fours industriels et dans les foyers des chaudières s'effectuent essentiellement par rayonnement. De même, l'énergie émise par le soleil se propage par rayonnement à travers différents milieux pour arriver jusqu'à la terre.
  La compréhension des lois qui régissent le transfert par rayonnement est ainsi essentielle à l'établissement des règles de dimensionnement des équipements industriels et à l'utilisation de l'énergie solaire. Elle se trouve également à la base de l'explication des phénomènes climatiques tels que l'effet de serre. De nature duale, ondulatoire et corpusculaire, ce type de transfert d'énergie s'accompagne de l'émission d'ondes électromagnétiques qui peuvent transporter des photons entre surfaces.
  Transferts d'énergie par rayonnement traite de la quantification de ces échanges qui obéit à des lois spécifiques, ainsi qu'à des considérations liées aux positions relatives des surfaces dans l'espace.
Tables des matières
- - Avant-propos1
  - Introduction3
  - Chapitre 1. Origine du rayonnement5
  - 1.1. Introduction5
  - 1.2. Le modèle de Niels Bohr6
  - 1.2.1. Illustration : excitation de l'atome du néon7
  - 1.2.2. Illustration : les lampes à vapeur de mercure9
  - 1.3. Nature de l'énergie rayonnante11
  - 1.3.1. Rappels sur la caractérisation des ondes électromagnétiques11
  - 1.3.2. Spectre électromagnétique et position du rayonnement thermique12
  - Chapitre 2. Grandeurs utilisées en rayonnement15
  - 2.1. Introduction15
  - 2.2. Grandeurs monochromatiques, totales, directionnelles et hémisphériques15
  - 2.3. Absorption, réflexion et transmission17
  - 2.3.1. Matériaux opaques18
  - 2.3.2. Matériaux transparents18
  - 2.4. Intensité totale d'une source dans une direction19
  - 2.5. Luminance totale d'une source dans une direction19
  - 2.6. Éclairement d'une surface réceptrice20
  - 2.7. Exemples de grandeurs monochromatiques et explication de l'effet de serre20
  - 2.7.1. Effet de serre terrestre, la transmissivité de l'atmosphère incriminée22
  - 2.7.2. Effet de serre terrestre, un régulateur naturel de la température23
  - 2.7.3. Effet de serre terrestre, un atout et un risque23
  - 2.8. Relations entre grandeurs24
  - 2.8.1. Éclairement et luminance24
  - 2.8.2. Loi de Lambert25
  - 2.8.3. Émittance et luminance dans le cas d'émissions isotropes26
  - Chapitre 3. Analyse des transferts radiatifs : rayonnement du corps noir29
  - 3.1. Introduction29
  - 3.2. Définition du corps noir29
  - 3.3. Réalisation physique du corps noir30
  - 3.4. Rayonnement du corps noir31
  - 3.4.1. Loi de Planck31
  - 3.4.2. Loi de Stefan-Boltzmann32
  - 3.4.3. Illustration : calcul de l'énergie émise par une surface noire34
  - 3.4.4. Lois de Wien34
  - 3.4.5. Illustration : émittances en fonction des longueurs d'onde36
  - 3.4.6. Évaluation de l'émittance dans une bonde de longueurs d'onde38
  - 3.4.7. Illustration : calcul de l'énergie rayonnée dans l'infrarouge39
  - 3.4.8. Spectre utile40
  - 3.4.9. Illustration : détermination d'un spectre utile40
  - Chapitre 4. Propriétés rayonnantes des surfaces réelles43
  - 4.1. Introduction43
  - 4.2. Émissivité d'une surface réelle43
  - 4.2.1. Émissivité totale44
  - 4.2.2. Émissivité monochromatique44
  - 4.2.3. Données sur les émissivités45
  - 4.2.3.1. Émissivités des matériaux courants45
  - 4.2.3.2. Calcul des émissivités totales à partir des émissivités normales47
  - 4.3. Corps gris47
  - 4.3.1. Densité du flux émis par un corps gris47
  - 4.3.2. Illustration : calcul de l'énergie émise par un chauffage électrique47
  - 4.4. Température effective d'une surface réelle49
  - 4.4.1. Calcul de la température effective d'une surface réelle49
  - 4.4.2. Illustration : calcul de la température effective d'une surface grise49
  - 4.5. Luminance d'une surface réelle50
  - 4.6. Loi de Kirchhoff50
  - 4.6.1. Conséquences pour les corps gris50
  - 4.6.2. Conséquences pour les corps noirs50
  - 4.6.3. Illustration : bilans radiatifs simples51
  - Chapitre 5. Bilans radiatifs entre surfaces réelles séparées par un milieu transparent53
  - 5.1. Introduction53
  - 5.2. Le facteur d'angle54
  - 5.3. Expression du facteur de forme55
  - 5.4. Relations entre facteurs de forme57
  - 5.4.1. Relations de réciprocité58
  - 5.4.2. Fonction d'échange58
  - 5.4.3. Facteurs d'angle pour des surfaces convexes ou concaves59
  - 5.4.4. Propriété de la somme des facteurs de forme59
  - 5.5. Réduction du nombre de facteurs de forme à calculer60
  - 5.5.1. Réduction grâce à la symétrie61
  - 5.5.2. Illustration : facteurs de forme entre les surfaces d'un cylindre62
  - 5.5.3. Illustration : facteurs de forme des surfaces constituant un cube64
  - 5.5.4. Illustration : utilisation des relations entre facteurs de forme66
  - 5.6. Principe de superposition69
  - 5.6.1. Illustration : facteurs de forme de surfaces complémentaires70
  - 5.7. Méthode des cordes croisées : surfaces de très grande longueur72
  - Chapitre 6. Détermination pratique des facteurs de forme75
  - 6.1. Introduction75
  - 6.2. Les méthodes de détermination pratique des facteurs de forme76
  - 6.2.1. Surfaces en influence totale76
  - 6.2.2. Illustration : facteurs d'angle pour des sphères concentriques77
  - 6.2.3. Illustration : cylindres coaxiaux infinis77
  - 6.2.4. Illustration : facteurs de forme pour une demi-sphère couvrant un disque77
  - 6.2.5. Illustration : demi-cylindre couvrant un plan rectangulaire78
  - 6.3. Facteurs de forme pour les configurations géométriques usuelles78
  - 6.3.1. Configuration 1 : deux plans parallèles axés et de même aire78
  - 6.3.2. Configuration 2 : deux plans infinis parallèles de même largeur et de même axe79
  - 6.3.3. Configuration 3 : deux plans infinis parallèles de largeur différente mais avec le même axe80
  - 6.3.4. Configuration 4 : deux plans rectangulaires perpendiculaires ayant un côté commun81
  - 6.3.5. Configuration 5 : deux plans de même dimension ayant un côté commun82
  - 6.3.6. Configuration 6 : deux plans de dimension différente ayant un côté commun82
  - 6.3.7. Configuration 7 : deux rectangles perpendiculaires83
  - 6.3.8. Configuration 8 : deux rectangles parallèles désaxés de dimension quelconque84
  - 6.3.9. Configuration 9 : bande linéaire dont le plan est parallèle à un rectangle85
  - 6.3.10. Configuration 10 : bande linéaire dont le plan est perpendiculaire à un rectangle86
  - 6.3.11. Configuration 11 : source linéaire dont le plan coupe un plan rectangulaire avec un angle thêta87
  - 6.3.12. Configuration 12 : surface élémentaire placée sur la normale à un plan88
  - 6.3.13. Configuration 13 : surface élémentaire placée sur un plan perpendiculaire à un rectangle89
  - 6.3.14. Configuration 14 : deux disques parallèles ayant le même axe90
  - 6.3.15. Configuration 15 : source élémentaire placée sur la normale d'un disque90
  - 6.3.16. Configuration 16 : deux cylindres infinis à axes parallèles91
  - 6.3.17. Configuration 17 : deux cylindres coaxiaux infinis91
  - 6.3.18. Configuration 18 : cylindres coaxiaux finis92
  - 6.3.19. Configuration 19 : source élémentaire de longueur quelconque parallèle à un cylindre infini93
  - 6.3.20. Configuration 20 : source sphérique ponctuelle et sphère de rayon R94
  - 6.3.21. Configuration 21 : plan élémentaire et sphère de rayon R94
  - 6.3.22. Configuration 22 : plan élémentaire dont la tangente passe par le centre d'une sphère95
  - 6.3.23. Configuration 23 : sphère et disque ayant le même axe95
  - 6.3.24. Configuration 24 : prisme de longueur infinie et de section droite triangulaire96
  - 6.3.25. Illustration : calcul des facteurs d'angle de deux plans se coupant à 45°97
  - 6.3.26. Illustration : calcul des facteurs d'angle de disques parallèles98
  - 6.3.27. Illustration : plans parallèles, axés, ayant la même aire99
  - 6.3.28. Illustration : calcul du facteur d'angle pour deux plans rectangulaires perpendiculaires ayant un côté en commun101
  - 6.3.29. Illustration : développement d'abaques pour des plans inclinés de différentes dimensions103
  - Chapitre 7. Bilans des échanges radiatifs entre surfaces noires107
  - 7.1. Introduction107
  - 7.2. Établissement des équations de bilan108
  - 7.3. Résolution des équations des bilans radiatifs entre surfaces noires109
  - 7.3.1. Surfaces à flux imposés110
  - 7.3.2. Surfaces à températures imposées110
  - 7.3.3. Cas où certains flux et certaines températures sont imposés110
  - 7.3.4 Illustration : échanges par rayonnement dans un four de boulangerie111
  - 7.3.5. Illustration : conception d'un four industriel à températures imposées119
  - Chapitre 8. Bilans des échanges radiatifs entre surfaces grises129
  - 8.1. Introduction129
  - 8.2. Rappel des propriétés radiatives des surfaces réelles129
  - 8.3. La radiosité130
  - 8.4. Bilans sur surfaces grises131
  - 8.4.1. Établissement du bilan sur Sⁱ131
  - 8.4.2. Simplification de l'équation du bilan133
  - 8.5. Résolution des équations des bilans radiatifs entre surfaces grises133
  - 8.5.1. Surfaces à flux imposés134
  - 8.5.2. Surfaces à températures imposées135
  - 8.5.3. Cas où certains flux et certaines températures sont imposés136
  - 8.5.4. Illustration : four industriel à parois adiabatiques grises138
  - Chapitre 9. Analogies électriques en rayonnement145
  - 9.1. Introduction145
  - 9.2. Analogies pour surfaces noires145
  - 9.2.1. Analogue électrique représentant les émittances146
  - 9.2.2. Analogue électrique représentant les températures147
  - 9.2.3. Analogue électrique représentant la densité du flux échangé147
  - 9.2.4. Illustration : calcul de la densité du flux par analogie électrique148
  - 9.3. Analogies électriques pour les échanges entre surfaces grises149
  - 9.3.1. Analogue électrique représentant les radiosités150
  - 9.3.2. Analogue électrique représentant les températures150
  - 9.3.3. Illustration : détermination des flux nets dans un four industriel153
  - 9.4. Facteur de forme gris156
  - 9.5. Illustration : facteur de forme gris du four industriel à parois adiabatiques157
  - Chapitre 10. Réduction des échanges rayonnants par filtrage165
  - 10.1. Introduction165
  - 10.2. Expression de la densité de flux pour un échange sans filtre166
  - 10.3. Réduction du flux par filtrage168
  - 10.4. Comparaison de q₀ et q_m170
  - 10.5. Cas où les plaques S₀ et S_n ont la même émissivité171
  - 10.5.1. Situation sans filre (m = 0)171
  - 10.5.2. Situation avec m filtres (m#0) d'émissivités égales à (...)171
  - 10.5.3. Illustration : réduction des transferts radiatifs par filtrage172
  - Chapitre 11. Transferts radiatifs dans des milieux semi-transparents175
  - 11.1. Introduction175
  - 11.2. Rayonnement dans les gaz semi-transparents176
  - 11.2.1. Loi de Beer177
  - 11.2.2. Expression alternative de la loi de Beer178
  - 11.2.3. Transmissivité des gaz semi-transparents179
  - 11.2.4. Transmission d'énergie entre surfaces séparées par un milieu semi-transparent179
  - 11.2.4.1. Cas où Sj est une calotte sphérique180
  - 11.2.4.2. Cas où Sj est quelconque181
  - 11.2.4.3. Détermination pratique des chemins moyens181
  - 11.2.5. Absorptivité spectrale d'un gaz semi-transparent182
  - 11.2.6. Émissivité spectrale d'un gaz semi-transparent182
  - 11.2.7. Détermination pratique des paramètres et des flux radiatifs des gaz semi-transparents183
  - 11.2.8. Comportement radiatif d'un gaz optiquement épais184
  - 11.3. Illustration : calcul du flux rayonné par des gaz de combustion185
  - 11.4. Lecture : découverte de la loi de Stefan Boltzmann186
  - Chapitre 12. Exercices et solutions191
  - Annexe257
  - Bibliographie321
  - Index335
Origine de la notice:
- OCoLC ;
- ZWZ