Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Brique, k = 0,72150 mm23 °C-15 °CQ̇ = ?

Un mur en brique a une épaisseur de 150 mm et une surface de 15 m². Ses faces sont à 23 °C et -15 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,72 W/(m·K)L = 150 mmA = 15 m²T1 = 23 °CT2 = -15 °C
Q̇ = W
2.Facile
Laine minérale, k = 0,04250 mm15 °C-13 °CQ̇ = ?

Un mur en laine minérale a une épaisseur de 250 mm et une surface de 10 m². Ses faces sont à 15 °C et -13 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,04 W/(m·K)L = 250 mmA = 10 m²T1 = 15 °CT2 = -13 °C
Q̇ = W
3.Moyen
Béton, k = 1,4100 mmPolystyrène expansé, k = 0,03525 mm24 °C-13 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 100 mm de béton et de 25 mm de polystyrène expansé, avec une surface de 8 m². Les faces extérieures sont à 24 °C et -13 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 100 mm, k1 = 1,4 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 0,035 W/(m·K)A = 8 m²T1 = 24 °CT3 = -13 °C
Q̇ = W
4.Moyen
Brique, k = 0,72100 mmVerre, k = 0,9625 mm15 °C-13 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 100 mm de brique et de 25 mm de verre, avec une surface de 8 m². Les faces extérieures sont à 15 °C et -13 °C. Trouvez la température Ti à l’interface entre les deux couches.

L1 = 100 mm, k1 = 0,72 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 0,96 W/(m·K)A = 8 m²T1 = 15 °CT3 = -13 °C
Ti = °C
5.Difficile
Polystyrène expansé, k = 0,035150 mmVerre, k = 0,96100 mmpièce 22 °Cextérieur 1 °CQ̇

Un mur de 150 mm de polystyrène expansé et 100 mm de verre sépare une pièce à 22 °C de l’air extérieur à 1 °C. Les coefficients de convection valent 6 W/(m²·K) à l’intérieur et 25 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 = 150 mm, k1 = 0,035 W/(m·K)L2 = 100 mm, k2 = 0,96 W/(m·K)A = 20 m²hi = 6 W/(m²·K)ho = 25 W/(m²·K)Troom = 22 °CTout = 1 °C
U = W/(m²·K)
6.Difficile
Laine minérale, k = 0,04200 mmBrique, k = 0,7225 mmpièce 20 °Cextérieur 0 °CTs​ = ?Q̇

Un mur de 200 mm de laine minérale et 25 mm de brique sépare une pièce à 20 °C de l’air extérieur à 0 °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 20 m². Trouvez la température Ts de la face intérieure du mur.

L1 = 200 mm, k1 = 0,04 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 0,72 W/(m·K)A = 20 m²hi = 8 W/(m²·K)ho = 25 W/(m²·K)Troom = 20 °CTout = 0 °C
Ts = °C

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 2736 W
  2. 2. Q̇ = 44,8 W
  3. 3. Q̇ = 376,7 W
  4. 4. Ti = −8,579 °C
  5. 5. U = 0,2176 W/(m²·K)
  6. 6. Ts = 19,52 °C

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