Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Laine minérale, k = 0,04200 mm23 °C4 °Cq″ = ?

Un mur en laine minérale a une épaisseur de 200 mm et une surface de 6 m². Ses faces sont à 23 °C et 4 °C. Trouvez la densité de flux de chaleur q″ à travers le mur.

k = 0,04 W/(m·K)L = 200 mmA = 6 m²T1 = 23 °CT2 = 4 °C
q″ = W/m²
2.Facile
Bois, k = 0,1750 mm21 °C-8 °Cq″ = ?

Un mur en bois a une épaisseur de 50 mm et une surface de 4 m². Ses faces sont à 21 °C et -8 °C. Trouvez la densité de flux de chaleur q″ à travers le mur.

k = 0,17 W/(m·K)L = 50 mmA = 4 m²T1 = 21 °CT2 = -8 °C
q″ = W/m²
3.Moyen
Polystyrène expansé, k = 0,035100 mmBéton, k = 1,4100 mm19 °C-13 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 100 mm de polystyrène expansé et de 100 mm de béton, avec une surface de 4 m². Les faces extérieures sont à 19 °C et -13 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 100 mm, k1 = 0,035 W/(m·K)L2 = 100 mm, k2 = 1,4 W/(m·K)A = 4 m²T1 = 19 °CT3 = -13 °C
Q̇ = W
4.Moyen
Brique, k = 0,72250 mmPlaque de plâtre, k = 0,1775 mm21 °C-2 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 250 mm de brique et de 75 mm de plaque de plâtre, avec une surface de 6 m². Les faces extérieures sont à 21 °C et -2 °C. Trouvez la température Ti à l’interface entre les deux couches.

L1 = 250 mm, k1 = 0,72 W/(m·K)L2 = 75 mm, k2 = 0,17 W/(m·K)A = 6 m²T1 = 21 °CT3 = -2 °C
Ti = °C
5.Difficile
Brique, k = 0,72150 mmPolystyrène expansé, k = 0,035150 mmpièce 20 °Cextérieur -2 °CTs​ = ?Q̇

Un mur de 150 mm de brique et 150 mm de polystyrène expansé sépare une pièce à 20 °C de l’air extérieur à -2 °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 10 m². Trouvez la température Ts de la face intérieure du mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,72 W/(m·K)L2 = 150 mm, k2 = 0,035 W/(m·K)A = 10 m²hi = 7,7 W/(m²·K)ho = 20 W/(m²·K)Troom = 20 °CTout = -2 °C
Ts = °C
6.Difficile
Brique, k = 0,72250 mmBois, k = 0,17150 mmpièce 20 °Cextérieur -4 °CQ̇

Un mur de 250 mm de brique et 150 mm de bois sépare une pièce à 20 °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 20 m². Trouvez le coefficient de transmission thermique global U du mur.

L1 = 250 mm, k1 = 0,72 W/(m·K)L2 = 150 mm, k2 = 0,17 W/(m·K)A = 20 m²hi = 10 W/(m²·K)ho = 20 W/(m²·K)Troom = 20 °CTout = -4 °C
U = W/(m²·K)

Corrigé

  1. 1. q″ = 3,8 W/m²
  2. 2. q″ = 98,6 W/m²
  3. 3. Q̇ = 43,71 W
  4. 4. Ti = 10,87 °C
  5. 5. Ts = 19,39 °C
  6. 6. U = 0,7249 W/(m²·K)

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