Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Verre, k = 0,9650 mm20 °C1 °CQ̇ = ?

Un mur en verre a une épaisseur de 50 mm et une surface de 6 m². Ses faces sont à 20 °C et 1 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,96 W/(m·K)L = 50 mmA = 6 m²T1 = 20 °CT2 = 1 °C
Q̇ = W
2.Facile
Verre, k = 0,96100 mm22 °C9 °Cq″ = ?

Un mur en verre a une épaisseur de 100 mm et une surface de 15 m². Ses faces sont à 22 °C et 9 °C. Trouvez la densité de flux de chaleur q″ à travers le mur.

k = 0,96 W/(m·K)L = 100 mmA = 15 m²T1 = 22 °CT2 = 9 °C
q″ = W/m²
3.Moyen
Béton, k = 1,4200 mmLaine minérale, k = 0,0425 mm18 °C5 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 200 mm de béton et de 25 mm de laine minérale, avec une surface de 6 m². Les faces extérieures sont à 18 °C et 5 °C. Trouvez la température Ti à l’interface entre les deux couches.

L1 = 200 mm, k1 = 1,4 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 0,04 W/(m·K)A = 6 m²T1 = 18 °CT3 = 5 °C
Ti = °C
4.Moyen
Bois, k = 0,17100 mmPlaque de plâtre, k = 0,1775 mm21 °C-4 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 100 mm de bois et de 75 mm de plaque de plâtre, avec une surface de 4 m². Les faces extérieures sont à 21 °C et -4 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 100 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 75 mm, k2 = 0,17 W/(m·K)A = 4 m²T1 = 21 °CT3 = -4 °C
Q̇ = W
5.Difficile
Bois, k = 0,17100 mmVerre, k = 0,96100 mmpièce 21 °Cextérieur -11 °CTs​ = ?Q̇

Un mur de 100 mm de bois et 100 mm de verre sépare une pièce à 21 °C de l’air extérieur à -11 °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 10 m². Trouvez la température Ts de la face intérieure du mur.

L1 = 100 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 100 mm, k2 = 0,96 W/(m·K)A = 10 m²hi = 7,7 W/(m²·K)ho = 25 W/(m²·K)Troom = 21 °CTout = -11 °C
Ts = °C
6.Difficile
Brique, k = 0,7250 mmLaine minérale, k = 0,0475 mmpièce 20 °Cextérieur -8 °CQ̇

Un mur de 50 mm de brique et 75 mm de laine minérale sépare une pièce à 20 °C de l’air extérieur à -8 °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 6 m². Trouvez le coefficient de transmission thermique global U du mur.

L1 = 50 mm, k1 = 0,72 W/(m·K)L2 = 75 mm, k2 = 0,04 W/(m·K)A = 6 m²hi = 8 W/(m²·K)ho = 25 W/(m²·K)Troom = 20 °CTout = -8 °C
U = W/(m²·K)

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 2189 W
  2. 2. q″ = 124,8 W/m²
  3. 3. Ti = 15,58 °C
  4. 4. Q̇ = 97,14 W
  5. 5. Ts = 16,18 °C
  6. 6. U = 0,4741 W/(m²·K)

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