Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Laine minérale, k = 0,0410 mm20 °C-12 °Cq″ = ?

Un mur en laine minérale a une épaisseur de 10 mm et une surface de 4 m². Ses faces sont à 20 °C et -12 °C. Trouvez la densité de flux de chaleur q″ à travers le mur.

k = 0,04 W/(m·K)L = 10 mmA = 4 m²T1 = 20 °CT2 = -12 °C
q″ = W/m²
2.Facile
Verre, k = 0,9650 mm19 °C5 °Cq″ = ?

Un mur en verre a une épaisseur de 50 mm et une surface de 8 m². Ses faces sont à 19 °C et 5 °C. Trouvez la densité de flux de chaleur q″ à travers le mur.

k = 0,96 W/(m·K)L = 50 mmA = 8 m²T1 = 19 °CT2 = 5 °C
q″ = W/m²
3.Moyen
Bois, k = 0,17150 mmBrique, k = 0,72100 mm24 °C7 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 150 mm de bois et de 100 mm de brique, avec une surface de 15 m². Les faces extérieures sont à 24 °C et 7 °C. Trouvez la température Ti à l’interface entre les deux couches.

L1 = 150 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 100 mm, k2 = 0,72 W/(m·K)A = 15 m²T1 = 24 °CT3 = 7 °C
Ti = °C
4.Moyen
Brique, k = 0,72100 mmPlaque de plâtre, k = 0,1750 mm18 °C-14 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 100 mm de brique et de 50 mm de plaque de plâtre, avec une surface de 15 m². Les faces extérieures sont à 18 °C et -14 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 100 mm, k1 = 0,72 W/(m·K)L2 = 50 mm, k2 = 0,17 W/(m·K)A = 15 m²T1 = 18 °CT3 = -14 °C
Q̇ = W
5.Difficile
Brique, k = 0,72150 mmBois, k = 0,1775 mmpièce 22 °Cextérieur -13 °CQ̇ = ?

Un mur de 150 mm de brique et 75 mm de bois sépare une pièce à 22 °C de l’air extérieur à -13 °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 la perte de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,72 W/(m·K)L2 = 75 mm, k2 = 0,17 W/(m·K)A = 6 m²hi = 7,7 W/(m²·K)ho = 20 W/(m²·K)Troom = 22 °CTout = -13 °C
Q̇ = W
6.Difficile
Verre, k = 0,9650 mmPolystyrène expansé, k = 0,03525 mmpièce 20 °Cextérieur -10 °CQ̇

Un mur de 50 mm de verre et 25 mm de polystyrène expansé sépare une pièce à 20 °C de l’air extérieur à -10 °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 le coefficient de transmission thermique global U du mur.

L1 = 50 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 = 20 °CTout = -10 °C
U = W/(m²·K)

Corrigé

  1. 1. q″ = 128 W/m²
  2. 2. q″ = 268,8 W/m²
  3. 3. Ti = 9,312 °C
  4. 4. Q̇ = 1109 W
  5. 5. Q̇ = 253,2 W
  6. 6. U = 1,068 W/(m²·K)

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