Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Polystyrène expansé, k = 0,035250 mm23 °C-7 °Cq″ = ?

Un mur en polystyrène expansé a une épaisseur de 250 mm et une surface de 10 m². Ses faces sont à 23 °C et -7 °C. Trouvez la densité de flux de chaleur q″ à travers le mur.

k = 0,035 W/(m·K)L = 250 mmA = 10 m²T1 = 23 °CT2 = -7 °C
q″ = W/m²
2.Facile
Plaque de plâtre, k = 0,17150 mm22 °C-1 °Cq″ = ?

Un mur en plaque de plâtre a une épaisseur de 150 mm et une surface de 8 m². Ses faces sont à 22 °C et -1 °C. Trouvez la densité de flux de chaleur q″ à travers le mur.

k = 0,17 W/(m·K)L = 150 mmA = 8 m²T1 = 22 °CT2 = -1 °C
q″ = W/m²
3.Moyen
Plaque de plâtre, k = 0,17150 mmVerre, k = 0,96150 mm20 °C-5 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 150 mm de plaque de plâtre et de 150 mm de verre, avec une surface de 10 m². Les faces extérieures sont à 20 °C et -5 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 150 mm, k2 = 0,96 W/(m·K)A = 10 m²T1 = 20 °CT3 = -5 °C
Q̇ = W
4.Moyen
Verre, k = 0,9650 mmBéton, k = 1,425 mm19 °C-6 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 50 mm de verre et de 25 mm de béton, avec une surface de 8 m². Les faces extérieures sont à 19 °C et -6 °C. Trouvez la température Ti à l’interface entre les deux couches.

L1 = 50 mm, k1 = 0,96 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 1,4 W/(m·K)A = 8 m²T1 = 19 °CT3 = -6 °C
Ti = °C
5.Difficile
Polystyrène expansé, k = 0,035100 mmBois, k = 0,17150 mmpièce 21 °Cextérieur -4 °CQ̇ = ?

Un mur de 100 mm de polystyrène expansé et 150 mm de bois sépare une pièce à 21 °C de l’air extérieur à -4 °C. Les coefficients de convection valent 6 W/(m²·K) à l’intérieur et 30 W/(m²·K) à l’extérieur, et la surface du mur est de 6 m². Trouvez la perte de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 100 mm, k1 = 0,035 W/(m·K)L2 = 150 mm, k2 = 0,17 W/(m·K)A = 6 m²hi = 6 W/(m²·K)ho = 30 W/(m²·K)Troom = 21 °CTout = -4 °C
Q̇ = W
6.Difficile
Brique, k = 0,72200 mmPlaque de plâtre, k = 0,1725 mmpièce 21 °Cextérieur -3 °CQ̇

Un mur de 200 mm de brique et 25 mm de plaque de plâtre sépare une pièce à 21 °C de l’air extérieur à -3 °C. Les coefficients de convection valent 7,7 W/(m²·K) à l’intérieur et 20 W/(m²·K) à l’extérieur, et la surface du mur est de 6 m². Trouvez le coefficient de transmission thermique global U du mur.

L1 = 200 mm, k1 = 0,72 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 0,17 W/(m·K)A = 6 m²hi = 7,7 W/(m²·K)ho = 20 W/(m²·K)Troom = 21 °CTout = -3 °C
U = W/(m²·K)

Corrigé

  1. 1. q″ = 4,2 W/m²
  2. 2. q″ = 26,07 W/m²
  3. 3. Q̇ = 240,7 W
  4. 4. Ti = 0,383 °C
  5. 5. Q̇ = 38,08 W
  6. 6. U = 1,654 W/(m²·K)

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