Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Brique, k = 0,72200 mm16 °C9 °CQ̇ = ?

Un mur en brique a une épaisseur de 200 mm et une surface de 12 m². Ses faces sont à 16 °C et 9 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,72 W/(m·K)L = 200 mmA = 12 m²T1 = 16 °CT2 = 9 °C
Q̇ = W
2.Facile
Plaque de plâtre, k = 0,1710 mm25 °C-5 °Cq″ = ?

Un mur en plaque de plâtre a une épaisseur de 10 mm et une surface de 20 m². Ses faces sont à 25 °C et -5 °C. Trouvez la densité de flux de chaleur q″ à travers le mur.

k = 0,17 W/(m·K)L = 10 mmA = 20 m²T1 = 25 °CT2 = -5 °C
q″ = W/m²
3.Moyen
Bois, k = 0,17250 mmVerre, k = 0,9625 mm15 °C-5 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 250 mm de bois et de 25 mm de verre, avec une surface de 20 m². Les faces extérieures sont à 15 °C et -5 °C. Trouvez la température Ti à l’interface entre les deux couches.

L1 = 250 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 0,96 W/(m·K)A = 20 m²T1 = 15 °CT3 = -5 °C
Ti = °C
4.Moyen
Plaque de plâtre, k = 0,1750 mmVerre, k = 0,96150 mm16 °C-10 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 50 mm de plaque de plâtre et de 150 mm de verre, avec une surface de 8 m². Les faces extérieures sont à 16 °C et -10 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 50 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 150 mm, k2 = 0,96 W/(m·K)A = 8 m²T1 = 16 °CT3 = -10 °C
Q̇ = W
5.Difficile
Béton, k = 1,4200 mmLaine minérale, k = 0,0475 mmpièce 21 °Cextérieur -6 °CQ̇

Un mur de 200 mm de béton et 75 mm de laine minérale sépare une pièce à 21 °C de l’air extérieur à -6 °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 15 m². Trouvez le coefficient de transmission thermique global U du mur.

L1 = 200 mm, k1 = 1,4 W/(m·K)L2 = 75 mm, k2 = 0,04 W/(m·K)A = 15 m²hi = 6 W/(m²·K)ho = 20 W/(m²·K)Troom = 21 °CTout = -6 °C
U = W/(m²·K)
6.Difficile
Brique, k = 0,72250 mmBéton, k = 1,425 mmpièce 21 °Cextérieur 4 °CTs​ = ?Q̇

Un mur de 250 mm de brique et 25 mm de béton sépare une pièce à 21 °C de l’air extérieur à 4 °C. Les coefficients de convection valent 10 W/(m²·K) à l’intérieur et 20 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 = 250 mm, k1 = 0,72 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 1,4 W/(m·K)A = 10 m²hi = 10 W/(m²·K)ho = 20 W/(m²·K)Troom = 21 °CTout = 4 °C
Ts = °C

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 302,4 W
  2. 2. q″ = 510 W/m²
  3. 3. Ti = −4,652 °C
  4. 4. Q̇ = 461,8 W
  5. 5. U = 0,4475 W/(m²·K)
  6. 6. Ts = 17,7 °C

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