0098-3ACh6. Nombre de Nusselt et coefficient d’échange dans un cylindre

Première partie :

De l’air circule dans un cylindre de 4 cm de diamètre à la vitesse de 26,5 m.s-1. On donne pour l’air : conductivité thermique λ = 6,2.10-6 kcal.s-1.m-1.K-1 ; chaleur massique cp = 0,24 kcal.kg-1.K-1 ; masse volumique ρ = 1,2 kg.m-3 ; viscosité μ = 1,9.10-5 N.s.m-2.

Fig.: Écoulement d’air en conduite

1-) Calculer les nombres de Prandtl et de Reynolds de l’écoulement.

2-) En déduire le nombre de Nusselt et le coefficient d’échange convectif, en supposant que la paroi est plus froide que l’air.

Deuxième partie :

On suppose maintenant que de l’air à la température Ta = 212°C circule dans un cylindre de 3 cm de diamètre et de 2,2 m de long, maintenu à la température Te = 20 °C en extrayant un flux de chaleur de 6 kW.

1-) Déterminer le coefficient d’échange convectif.

2-) En déduire le nombre de Nusselt de l’écoulement. On admettra que la conductivité thermique de l’air est la même que celle de la première partie.

3-) Calculer le nombre de Reynolds si le nombre de Prandtl est égal à 0,74.

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