Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Béton, k = 1,410 mm15 °C7 °CQ̇ = ?

Un mur en béton a une épaisseur de 10 mm et une surface de 10 m². Ses faces sont à 15 °C et 7 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 1,4 W/(m·K)L = 10 mmA = 10 m²T1 = 15 °CT2 = 7 °C
Q̇ = W
2.Facile
Polystyrène expansé, k = 0,03510 mm16 °C10 °Cq″ = ?

Un mur en polystyrène expansé a une épaisseur de 10 mm et une surface de 20 m². Ses faces sont à 16 °C et 10 °C. Trouvez la densité de flux de chaleur q″ à travers le mur.

k = 0,035 W/(m·K)L = 10 mmA = 20 m²T1 = 16 °CT2 = 10 °C
q″ = W/m²
3.Moyen
Plaque de plâtre, k = 0,1750 mmBéton, k = 1,425 mm16 °C7 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 50 mm de plaque de plâtre et de 25 mm de béton, avec une surface de 4 m². Les faces extérieures sont à 16 °C et 7 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 50 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 1,4 W/(m·K)A = 4 m²T1 = 16 °CT3 = 7 °C
Q̇ = W
4.Moyen
Bois, k = 0,17150 mmPlaque de plâtre, k = 0,1750 mm17 °C-7 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 150 mm de bois et de 50 mm de plaque de plâtre, avec une surface de 6 m². Les faces extérieures sont à 17 °C et -7 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 50 mm, k2 = 0,17 W/(m·K)A = 6 m²T1 = 17 °CT3 = -7 °C
Q̇ = W
5.Difficile
Verre, k = 0,96250 mmPolystyrène expansé, k = 0,03525 mmpièce 21 °Cextérieur -5 °CTs​ = ?Q̇

Un mur de 250 mm de verre et 25 mm de polystyrène expansé sépare une pièce à 21 °C de l’air extérieur à -5 °C. Les coefficients de convection valent 7,7 W/(m²·K) à l’intérieur et 25 W/(m²·K) à l’extérieur, et la surface du mur est de 15 m². Trouvez la température Ts de la face intérieure du mur.

L1 = 250 mm, k1 = 0,96 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 0,035 W/(m·K)A = 15 m²hi = 7,7 W/(m²·K)ho = 25 W/(m²·K)Troom = 21 °CTout = -5 °C
Ts = °C
6.Difficile
Laine minérale, k = 0,04100 mmVerre, k = 0,96150 mmpièce 21 °Cextérieur -3 °CQ̇

Un mur de 100 mm de laine minérale et 150 mm de verre sépare une pièce à 21 °C de l’air extérieur à -3 °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 4 m². Trouvez le coefficient de transmission thermique global U du mur.

L1 = 100 mm, k1 = 0,04 W/(m·K)L2 = 150 mm, k2 = 0,96 W/(m·K)A = 4 m²hi = 10 W/(m²·K)ho = 25 W/(m²·K)Troom = 21 °CTout = -3 °C
U = W/(m²·K)

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 11200 W
  2. 2. q″ = 21 W/m²
  3. 3. Q̇ = 115,4 W
  4. 4. Q̇ = 122,4 W
  5. 5. Ts = 18,05 °C
  6. 6. U = 0,3576 W/(m²·K)

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