Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Verre, k = 0,9610 mm15 °C-8 °CQ̇ = ?

Un mur en verre a une épaisseur de 10 mm et une surface de 10 m². Ses faces sont à 15 °C et -8 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,96 W/(m·K)L = 10 mmA = 10 m²T1 = 15 °CT2 = -8 °C
Q̇ = W
2.Facile
Polystyrène expansé, k = 0,035150 mm24 °C-8 °CQ̇ = ?

Un mur en polystyrène expansé a une épaisseur de 150 mm et une surface de 10 m². Ses faces sont à 24 °C et -8 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,035 W/(m·K)L = 150 mmA = 10 m²T1 = 24 °CT2 = -8 °C
Q̇ = W
3.Moyen
Bois, k = 0,17150 mmBrique, k = 0,72100 mm20 °C-14 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 150 mm de bois et de 100 mm de brique, avec une surface de 8 m². Les faces extérieures sont à 20 °C et -14 °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 = 8 m²T1 = 20 °CT3 = -14 °C
Ti = °C
4.Moyen
Plaque de plâtre, k = 0,17200 mmBéton, k = 1,450 mm23 °C4 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 200 mm de plaque de plâtre et de 50 mm de béton, avec une surface de 15 m². Les faces extérieures sont à 23 °C et 4 °C. Trouvez la température Ti à l’interface entre les deux couches.

L1 = 200 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 50 mm, k2 = 1,4 W/(m·K)A = 15 m²T1 = 23 °CT3 = 4 °C
Ti = °C
5.Difficile
Brique, k = 0,72150 mmVerre, k = 0,96100 mmpièce 22 °Cextérieur -7 °CQ̇ = ?

Un mur de 150 mm de brique et 100 mm de verre sépare une pièce à 22 °C de l’air extérieur à -7 °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 20 m². Trouvez la perte de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,72 W/(m·K)L2 = 100 mm, k2 = 0,96 W/(m·K)A = 20 m²hi = 7,7 W/(m²·K)ho = 25 W/(m²·K)Troom = 22 °CTout = -7 °C
Q̇ = W
6.Difficile
Laine minérale, k = 0,04150 mmBrique, k = 0,7225 mmpièce 22 °Cextérieur -4 °CQ̇

Un mur de 150 mm de laine minérale et 25 mm de brique sépare une pièce à 22 °C de l’air extérieur à -4 °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 12 m². Trouvez le coefficient de transmission thermique global U du mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,04 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 0,72 W/(m·K)A = 12 m²hi = 7,7 W/(m²·K)ho = 20 W/(m²·K)Troom = 22 °CTout = -4 °C
U = W/(m²·K)

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 22080 W
  2. 2. Q̇ = 74,67 W
  3. 3. Ti = −9,376 °C
  4. 4. Ti = 4,56 °C
  5. 5. Q̇ = 1202 W
  6. 6. U = 0,2522 W/(m²·K)

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