0069-3ACh3. Déperditions calorifiques à travers un mur de brique
L’un des murs d’une pièce fait 4 m de long, 3 m de haut et 20 cm d’épaisseur. Il est constitué de briques. 1-) Calculer le flux de chaleur à travers ce mur lorsque la température de la face extérieure est de 0°C, celle de la face intérieure étant maintenue à 20°C. 2-) Pour diminuer…
0070-3ACh3. Densité de flux dans un échangeur contre-courant
Soit un échangeur entre deux fluides caloporteurs circulant entre deux plans parallèles (figure ci-dessous). Une paroi d’épaisseur e et de conductivité λ sépare les deux fluides. On suppose les températures TA et TB des deux fluides constantes. On notera TPA et TPB les températures des parois en contact avec les fluides A et B respectivement,…
0071-3ACh3. Étude d’un plancher chauffant*
Un système de chauffage est constitué d’un tube dans lequel circule de l’eau à une température moyenne TC = 40 °C. On le modélise par un plan horizontal de température TC. On note Ta = 20°C la température de la pièce chauffée. Le coefficient d’échange convectif entre le revêtement du plancher, qui est à la…
0072-3ACh3. Conservation du flux thermique dans un cylindre multicouches*
On considère On considère dans un premier temps, un cylindre creux monocouche, de conductivité thermique k1, de rayon intérieur r1, de rayon extérieur r2 et de longueur L. Les températures des faces internes et externes sont respectivement de T1 et T2. 1-) On suppose que la température ne dépend que du rayon r et la…
0073-3ACh3. Conduction dans un barreau cylindrique
Un barreau cylindrique de diamètre 2R est entouré d’une gaine d’épaisseur e et de conductivité λ. On note T1 la température à l’intérieur du barreau et T2 la température à l’extérieur. 1-) Calculer la résistance thermique et la puissance thermique transférée à travers une longueur L de gaine. On se placera en régime permanent. Quel…
0074-3ACh3. Simple et double vitrage
Considérons dans un premier temps une vitre simple d’épaisseur e, de surface S et de conductivité thermique λ. On note Tint la température à l’intérieur et Text la température à l’extérieur. 1-) Déterminer la puissance thermique P1 transférée en régime permanent à travers cette vitre simple. 2-) Calculer sa résistance thermique On considère maintenant un…
0075-3ACh3. Étude thermique d’un mur isotrope*
Considérons un mur de bâtiment constitué d’un matériau homogène, isotrope, de masse volumique ρ, de capacité thermique massique c et de conductivité thermique λ. Nous supposerons ces données comme constantes. Le mur est limité par deux plans parallèles, distants de eb (voir figure ci-dessous). Nous notons Tint la température de l’air à l’intérieur du bâtiment…
0076-3ACh3. Épaisseur optimale d’une gaine cylindrique*
On considère un câble cylindrique constitué par un conducteur électrique en cuivre entouré d’une gaine de caoutchouc (rayon extérieur R1 et rayon intérieur R2). On se fixe les conditions de service suivantes : 1-) Montrer que la puissance linéique maximale dissipée par effet Joule et transmis dans la gaine de caoutchouc peut se mettre sous…
0077-3ACh3. Comportement d’un igloo en régime permanent
On considère un igloo dont les dimensions géométriques sont portées sur la figure ci-dessous. Deux personnes occupent en permanence cet igloo et dégagent une puissance P. Le coefficient d’échange entre la surface externe de l’igloo et le milieu ambiant extérieur à la température Te est noté he. Le coefficient d’échange entre la surface interne de…
0078-3ACh3. Échange entre l’air d’un local et le plancher chauffant*
Comme le montre la figure ci-dessous, on considère un local de superficie au sol S, à une température ambiante Ta où la dalle (de conductivité λd et d’épaisseur ed) repose sur une couche de béton. La couche de béton (conductivité λb et épaisseur eb) est posée sur une conduite d’eau. Bien évidemment, ceci est une simplification…
0079-3ACh3. Transferts thermiques dans un véhicule automobile
Un véhicule peut être globalement schématisé comme sur la figure ci-dessous. On met en évidence 3 zones : l’habitacle comprenant les passagers, le compartiment moteur et l’environnement extérieur. On va alors distinguer les transferts de chaleurs représentés par les doubles flèches sur la figure : (a)-transfert de chaleur entre l’habitacle et l’environnement extérieur(b)-transfert de chaleur…
0143-3ACh3. Isolation d’une cavité remplie d’azote liquide (Résistance thermique d’une sphère multicouches)
Le dispositif représenté par le schéma ci-dessous, supposé à symétrie sphérique, est destiné à isoler thermiquement de l’extérieur une cavité, initialement remplie d’azote liquide. La paroi r = R0 est donc maintenue à 80 K. Un petit évent, que l’on négligera, impose la pression atmosphérique dans la cavité. La face externe de la première enceinte…
0155-3ACh3. Isolation Thermique de tubes cylindriques*
De la vapeur d’eau à la température T1m s’écoule dans un tube (conductivité du matériau λ) de rayon intérieur r1 et de rayon extérieur r2. Ce tube traverse une salle dont la température moyenne est prise égale à T2m. 1-) Évaluer le flux de chaleur ϕ qui passe de l’intérieur à l’extérieur du tube pour…
0174-3ACh3. Tube multicouches de (PE-RT): Polyéthylène Résistant à la Température*
Les tuyaux en (PE-RT) sont conçus pour la distribution d’eau sanitaire dans des montants et pour des installations intérieures de chauffage par le sol ou par des radiateurs (voir figure ci-dessous) : L’objectif de cet énoncé est de déterminer le rayon (Rcri) de la couche extérieure de PE-RT (dernière couche, lorsqu’on se déplace de l’intérieur…
0184-3ACh3. Sphère creuse à surfaces isothermes*
Note Culturelle : La sphère creuse à surfaces isothermes représente un cas pratique aux avantages offerts par la géométrie sphérique : volume maximal couvert par une surface minimale, distribution uniforme de pression. Cette géométrie est parfaitement adaptée à certaines circonstances par exemple : dans l’architecture et la construction des bâtiments civils et industriels prévus avec une coupole…
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