0093-3ACh6. Coefficient d’échange convectif dans un barreau de cuivre
On veut maintenir un barreau de cuivre (ρcu = 8940 kg.m-3) cylindrique de D = 1 cm de diamètre et L = 10 cm de long à une température proche de 77 K. Le barreau étant le siège d’une production de chaleur uniforme de ω=0,1 W.g-1. Pour cela, on le place dans un courant d’hélium…
0094-3ACh6. Régime d’écoulement dans un cylindre
Dans un cylindre de 2,8 cm de diamètre et 3 m de long, circule de l’air à la température de 250°C, avec une vitesse de U . Le cylindre maintenu à la température de 25°C, reçoit un flux de chaleur égal à 5,5 kW. 1-) Déterminer le coefficient d’échange convectif h 2-) Déduire le nombre…
0095-3ACh6. Température de surface d’un pare-brise en hivers
Le pare-brise d’une automobile (voir figure ci-dessous) d’épaisseur e = 4 mm et de conductivité thermique λ = 1,38 W.m-1.K-1, est dégivré en soufflant de l’air chaud côté habitacle. Propriétés thermodynamiques de l’air intérieur : (Ti = 40 °C, hi = 30 W.m-2.K-1). A l’extérieur les conditions sont telles que : Te = – 10°C…
0096-3ACh6. Transfert de chaleur dans le serpentin d’un ballon d’eau chaude
On se propose ici de calculer la quantité de chaleur transmise par un bruleur à l’eau qui se déplace de manière forcée dans le serpentin d’un ballon d’eau chaude (voir figure ci-dessous). Le tube (serpentin) a un diamètre intérieur D = 20 mm et une longueur totale de L = 4 m. Le débit massique…
0097-3ACh6. Transfert convectif autour de chaufferettes électriques
Une plaque de 1 m de large et de 40 cm de long est maintenue à température constante à l’aide de 8 chaufferettes électriques indépendantes, chacune de 0,5 cm de long. De l’air à 1 atm et 25°C souffle à la vitesse de V = 60m.s-1 sur la plaque. 1-) On veut maintenir la surface…
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. 1-) Calculer les nombres…
0099-3ACh6. Résistance thermique d’un échangeur contre-courant
Un échangeur de chaleur est constitué de deux cylindres coaxiaux de longueur L, dans lesquelles les fluides circulent en sens opposés (voir figure ci-dessous). Le cylindre intérieur est en acier de conductivité λ = 15 W.m-1.K-1, il a un rayon interne R1 = 10 mm et un rayon externe R2 = 11 mm. Le cylindre…
0100-3ACh6. Coefficient d’échange global à la surface du toit d’une voiture*
On s’intéresse au coefficient d’échange convectif sur le toit d’une voiture roulant à la vitesse u = 100 km.h-1, dans la direction x. La géométrie de ce toit est assimilable à une plaque plane de dimension L x l, (L = 2 m, l = 1,5 m), comme représenté sur la figure ci-dessous. Les échanges…
0101-3ACh6. Transfert convectif à la surface d’un capteur solaire*
On considère un capteur solaire plan (voir figure ci-dessous) constitué de tubes, où circulent l’eau, recouvert d’une plaque (ou couverture) en verre. Le capteur solaire reçoit une densité de flux incident (flux surfacique) φi = 700 W.m-2. La plaque en verre transmet ζ = 88% du flux incident et possède une émissivité ε = 0,9.…
0144-3ACh6. Flux de chaleur transmis par une plaque plane
Une plaque mince d’une longueur de 3 m et d’une largeur de 1,5 m est sous l’effet d’un écoulement d’air de vitesse 2 m.s-1 et température 20°C, dans la direction longitudinale. La température de surface de la plaque est de 84°C. 1-) Déterminer le coefficient d’échange convectif sur toute la longueur de la plaque, si le…
0159-3ACh6. Refroidissement d’huile moteur dans un échangeur contre-courant*
Un échangeur de chaleur à contre-courant est utilisé pour chauffer un débit massique d’eau Deau de T2e à T2s, en refroidissant une huile moteur de T1e à T1s. On note h1 le coefficient de transfert convectif de l’huile (rapporté à D1); Dhuile et Cp1, respectivement le débit massique de l’huile et sa chaleur spécifique. Le tube…
0162-3ACh6. Refroidissement d’un circuit imprimé*
Soit un canal rectangulaire sur lequel est posé un circuit imprimé qui occupe la partie supérieure et la partie inférieure du canal (voir Figure ci-dessous). Ce canal a une longueur L = 18 cm, une largeur b = 12 cm et une hauteur a = 0,25 cm. Afin d’évacuer la chaleur dissipée par le circuit…
0173-3ACh6. Densité de flux thermique convectif dans le moteur cryogénique spatial Vulcain*
Les parois en cuivre de la chambre de combustion du moteur cryogénique spatial Vulcain sont soumises à un flux thermique intense de la part des gaz chauds issus de la combustion de l’oxygène et de l’hydrogène : température du mélange des gaz de combustion TC = 3600 K, pression du mélange PC = 14 MPa, débit…
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