Transmission de la chaleur par convection

Mécanisme
Dans les fluides (liquides ou gaz) les différences de température régnant au sein de la masse du fluide provoquant des variations de densité. Ces différences de densité provoquent au sein même du fluide des mouvements de convection, qui ont pour effet de tendre à égaliser les températures des divers points de la masse fluide par substitution réciproque de particules du fluide au contact des surfaces solides qu’il baigne. Elles s'y réchauffent ou s'y refroidissent suivant que la température de la paroi est supérieure ou
inférieure à la température moyenne du fluide.
Les mouvements de convection sont donc des facteurs essentiels de transmission de chaleur entre un solide et un fluide.
Les mouvements de convection pouvant être naturels ou provoqués artificiellement nous distinguerons la convection naturelle et la convection forcée.
Il y aura convection naturelle si les mouvements du fluide sont engendrés uniquement par les différences de densité dues aux différences de températures régnant au sein de la masse fluide. Ces mouvements sont généralement lents. Il y a convection forcée lorsque les mouvements sont engendrés par des actions extérieures telles que l'action d'un
ventilateur ou le tirage d'une cheminée. Ils seront donc plus ou moins rapides.
Coefficient de convection
Le flux calorifique transmis par convection entre un solide et un fluide qui le baigne dépend de nombreux facteurs : différence de température entre fluide et paroi, vitesse de déplacement du fluide, conductivité, viscosité, masse, chaleur massique du fluide, nature, forme, dimension de la paroi. Les lois de la transmission par convection α est défini comme étant :
La quantité de chaleur qui passe en une heure d'une surface de un mètre carré au milieu
ambiant lorsque la différence de température entre la surface et le milieu ambiant est de un
degré Celsius.

Si on considère une surface S à la
température uniforme θ1 en contact avec un
fluide dont le coefficient de convection est α,
la puissance thermique Q échangée entre le
fluide et la surface est donné par la relation
de Newton :