Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Plaque de plâtre, k = 0,17100 mm23 °C-4 °Cq″ = ?

Un mur en plaque de plâtre a une épaisseur de 100 mm et une surface de 12 m². Ses faces sont à 23 °C et -4 °C. Trouvez la densité de flux de chaleur q″ à travers le mur.

k = 0,17 W/(m·K)L = 100 mmA = 12 m²T1 = 23 °CT2 = -4 °C
q″ = W/m²
2.Facile
Verre, k = 0,9610 mm20 °C6 °Cq″ = ?

Un mur en verre a une épaisseur de 10 mm et une surface de 6 m². Ses faces sont à 20 °C et 6 °C. Trouvez la densité de flux de chaleur q″ à travers le mur.

k = 0,96 W/(m·K)L = 10 mmA = 6 m²T1 = 20 °CT2 = 6 °C
q″ = W/m²
3.Moyen
Verre, k = 0,96250 mmPlaque de plâtre, k = 0,1725 mm23 °C0 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 250 mm de verre et de 25 mm de plaque de plâtre, avec une surface de 10 m². Les faces extérieures sont à 23 °C et 0 °C. Trouvez la température Ti à l’interface entre les deux couches.

L1 = 250 mm, k1 = 0,96 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 0,17 W/(m·K)A = 10 m²T1 = 23 °CT3 = 0 °C
Ti = °C
4.Moyen
Brique, k = 0,72250 mmVerre, k = 0,96150 mm21 °C-1 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 250 mm de brique et de 150 mm de verre, avec une surface de 10 m². Les faces extérieures sont à 21 °C et -1 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 250 mm, k1 = 0,72 W/(m·K)L2 = 150 mm, k2 = 0,96 W/(m·K)A = 10 m²T1 = 21 °CT3 = -1 °C
Q̇ = W
5.Difficile
Brique, k = 0,72100 mmPolystyrène expansé, k = 0,035150 mmpièce 20 °Cextérieur -13 °CQ̇

Un mur de 100 mm de brique et 150 mm de polystyrène expansé sépare une pièce à 20 °C de l’air extérieur à -13 °C. Les coefficients de convection valent 6 W/(m²·K) à l’intérieur et 20 W/(m²·K) à l’extérieur, et la surface du mur est de 4 m². Trouvez le coefficient de transmission thermique global U du mur.

L1 = 100 mm, k1 = 0,72 W/(m·K)L2 = 150 mm, k2 = 0,035 W/(m·K)A = 4 m²hi = 6 W/(m²·K)ho = 20 W/(m²·K)Troom = 20 °CTout = -13 °C
U = W/(m²·K)
6.Difficile
Polystyrène expansé, k = 0,035150 mmBois, k = 0,17100 mmpièce 22 °Cextérieur -12 °CQ̇ = ?

Un mur de 150 mm de polystyrène expansé et 100 mm de bois sépare une pièce à 22 °C de l’air extérieur à -12 °C. Les coefficients de convection valent 7,7 W/(m²·K) à l’intérieur et 30 W/(m²·K) à l’extérieur, et la surface du mur est de 15 m². Trouvez la perte de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,035 W/(m·K)L2 = 100 mm, k2 = 0,17 W/(m·K)A = 15 m²hi = 7,7 W/(m²·K)ho = 30 W/(m²·K)Troom = 22 °CTout = -12 °C
Q̇ = W

Corrigé

  1. 1. q″ = 45,9 W/m²
  2. 2. q″ = 1344 W/m²
  3. 3. Ti = 8,301 °C
  4. 4. Q̇ = 437 W
  5. 5. U = 0,2155 W/(m²·K)
  6. 6. Q̇ = 101,2 W

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