Au revoir Fourier, bonjour Newton

C'est presque la même recette que pour la loi de Fourier mais quelques ingrédients ont changé. La loi de Newton donne une relation de proportionnalité entre d'une part la puissance thermique P absorbée par le fluide et d'autre part la différence entre la température T_s de la surface du solide ( notre plaque qui a conduit la chaleur jusqu'ici ! ) sur lequel il vient s'écouler et du fluide T_f ainsi que l'aire S qui dépend de la surface d'échange entre le fluide et le solide.
Le coefficient de proportionnalité se note h ( en W / ( m² K ) ) et se nomme le coefficient de transfert convectif, la loi de Newton s'écrit donc :

Comme en général les températures de la surface du solide et du fluide varient selon où l'on se place, il convient de préciser ce que l'on entend par température. Dans cette relation, elles sont généralement définies de la façon suivante :

• T_s est généralement la température moyenne sur la surface du solide
• T_f est généralement la température ( dite de mélange ) du fluide moyenne sur l'ensemble du volume de fluide en contact avec le solide

On peut d'ores et déjà exprimer la résistance thermique associée à la convection :

Quelles conséquences peut-on tirer de cette expression ? Eh bien on cherche toujours à la rendre la plus faible possible. On voit donc qu'il est bon d'avoir un coefficient de transfert convectif et une surface d'échange élevés. Pour la surface, pas grand chose à dire sauf qu'on verra plus tard comment l'augmenter avec des ailettes. Pour le coefficient de transfert thermique, les choses se compliquent !
Si on veux comprendre ce qui influe sur lui et comment l'augmenter il est nécessaire de comprendre ce qui se passe dans le fluide et ce qui le caractérise. Les caractéristiques du fluide sont définies par deux types de paramètres :

• les propriétés physiques du fluide
• la nature de l'écoulement