Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Polystyrène expansé, k = 0,035200 mm18 °C-9 °CQ̇ = ?

Un mur en polystyrène expansé a une épaisseur de 200 mm et une surface de 10 m². Ses faces sont à 18 °C et -9 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,035 W/(m·K)L = 200 mmA = 10 m²T1 = 18 °CT2 = -9 °C
Q̇ = W
2.Facile
Brique, k = 0,7220 mm24 °C3 °CQ̇ = ?

Un mur en brique a une épaisseur de 20 mm et une surface de 20 m². Ses faces sont à 24 °C et 3 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,72 W/(m·K)L = 20 mmA = 20 m²T1 = 24 °CT2 = 3 °C
Q̇ = W
3.Moyen
Laine minérale, k = 0,04100 mmVerre, k = 0,96150 mm18 °C4 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 100 mm de laine minérale et de 150 mm de verre, avec une surface de 4 m². Les faces extérieures sont à 18 °C et 4 °C. Trouvez la température Ti à l’interface entre les deux couches.

L1 = 100 mm, k1 = 0,04 W/(m·K)L2 = 150 mm, k2 = 0,96 W/(m·K)A = 4 m²T1 = 18 °CT3 = 4 °C
Ti = °C
4.Moyen
Béton, k = 1,450 mmBrique, k = 0,72150 mm22 °C-3 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 50 mm de béton et de 150 mm de brique, avec une surface de 20 m². Les faces extérieures sont à 22 °C et -3 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 50 mm, k1 = 1,4 W/(m·K)L2 = 150 mm, k2 = 0,72 W/(m·K)A = 20 m²T1 = 22 °CT3 = -3 °C
Q̇ = W
5.Difficile
Plaque de plâtre, k = 0,17200 mmPolystyrène expansé, k = 0,03550 mmpièce 20 °Cextérieur 1 °CQ̇ = ?

Un mur de 200 mm de plaque de plâtre et 50 mm de polystyrène expansé sépare une pièce à 20 °C de l’air extérieur à 1 °C. Les coefficients de convection valent 10 W/(m²·K) à l’intérieur et 25 W/(m²·K) à l’extérieur, et la surface du mur est de 12 m². Trouvez la perte de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 200 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 50 mm, k2 = 0,035 W/(m·K)A = 12 m²hi = 10 W/(m²·K)ho = 25 W/(m²·K)Troom = 20 °CTout = 1 °C
Q̇ = W
6.Difficile
Polystyrène expansé, k = 0,035100 mmBois, k = 0,1775 mmpièce 20 °Cextérieur -6 °CQ̇

Un mur de 100 mm de polystyrène expansé et 75 mm de bois sépare une pièce à 20 °C de l’air extérieur à -6 °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 = 100 mm, k1 = 0,035 W/(m·K)L2 = 75 mm, k2 = 0,17 W/(m·K)A = 15 m²hi = 7,7 W/(m²·K)ho = 25 W/(m²·K)Troom = 20 °CTout = -6 °C
U = W/(m²·K)

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 47,25 W
  2. 2. Q̇ = 15120 W
  3. 3. Ti = 4,824 °C
  4. 4. Q̇ = 2049 W
  5. 5. Q̇ = 83,06 W
  6. 6. U = 0,2883 W/(m²·K)

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