Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Brique, k = 0,72150 mm15 °C-6 °CQ̇ = ?

Un mur en brique a une épaisseur de 150 mm et une surface de 8 m². Ses faces sont à 15 °C et -6 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,72 W/(m·K)L = 150 mmA = 8 m²T1 = 15 °CT2 = -6 °C
Q̇ = W
2.Facile
Verre, k = 0,9610 mm17 °C5 °Cq″ = ?

Un mur en verre a une épaisseur de 10 mm et une surface de 6 m². Ses faces sont à 17 °C et 5 °C. Trouvez la densité de flux de chaleur q″ à travers le mur.

k = 0,96 W/(m·K)L = 10 mmA = 6 m²T1 = 17 °CT2 = 5 °C
q″ = W/m²
3.Moyen
Polystyrène expansé, k = 0,035200 mmBrique, k = 0,7275 mm25 °C3 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 200 mm de polystyrène expansé et de 75 mm de brique, avec une surface de 12 m². Les faces extérieures sont à 25 °C et 3 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 200 mm, k1 = 0,035 W/(m·K)L2 = 75 mm, k2 = 0,72 W/(m·K)A = 12 m²T1 = 25 °CT3 = 3 °C
Q̇ = W
4.Moyen
Plaque de plâtre, k = 0,1750 mmVerre, k = 0,9625 mm22 °C-2 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 50 mm de plaque de plâtre et de 25 mm de verre, avec une surface de 12 m². Les faces extérieures sont à 22 °C et -2 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 50 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 0,96 W/(m·K)A = 12 m²T1 = 22 °CT3 = -2 °C
Q̇ = W
5.Difficile
Bois, k = 0,17150 mmPolystyrène expansé, k = 0,035150 mmpièce 21 °Cextérieur 0 °CQ̇

Un mur de 150 mm de bois et 150 mm de polystyrène expansé sépare une pièce à 21 °C de l’air extérieur à 0 °C. Les coefficients de convection valent 8 W/(m²·K) à l’intérieur et 25 W/(m²·K) à l’extérieur, et la surface du mur est de 8 m². Trouvez le coefficient de transmission thermique global U du mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 150 mm, k2 = 0,035 W/(m·K)A = 8 m²hi = 8 W/(m²·K)ho = 25 W/(m²·K)Troom = 21 °CTout = 0 °C
U = W/(m²·K)
6.Difficile
Bois, k = 0,17150 mmBéton, k = 1,425 mmpièce 21 °Cextérieur -14 °CTs​ = ?Q̇

Un mur de 150 mm de bois et 25 mm de béton sépare une pièce à 21 °C de l’air extérieur à -14 °C. Les coefficients de convection valent 10 W/(m²·K) à l’intérieur et 25 W/(m²·K) à l’extérieur, et la surface du mur est de 10 m². Trouvez la température Ts de la face intérieure du mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 1,4 W/(m·K)A = 10 m²hi = 10 W/(m²·K)ho = 25 W/(m²·K)Troom = 21 °CTout = -14 °C
Ts = °C

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 806,4 W
  2. 2. q″ = 1152 W/m²
  3. 3. Q̇ = 45,37 W
  4. 4. Q̇ = 899,6 W
  5. 5. U = 0,1875 W/(m²·K)
  6. 6. Ts = 17,64 °C

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