TD TRANSFERT THERMIQUE

TD TRANSFERT THERMIQUE Exercice 1 : conduction thermique à travers un mur simple 1. Dans un mur de 20 cm d’épaisseur constitué d’un matériau de conductivité thermique λ = 0,6 W.m-1.K-1, on a un gradient thermique linéaire. La température sur la face externe du mur est de 40°C. Celle de la face interne est de 24°C. Sachant que le mur a 15 m2 de surface, quelle quantité de chaleur est transmise par ce mur à l’intérieur du local. 2. Le mur est maintenant en contact par sa face intérieure avec de l’air de climatisation refroidi à une température Tf = 20°C. Le coefficient de convection de cet air est de h =10 W.m-2.K-1 Quelle quantité de chaleur est transmise à l’air interne du local ?

Exercice 2 : Apport de chaleur dans une pièce climatisée Les murs d’une pièce climatisée à 25°C sont constitués des différentes couches suivantes de l’extérieur vers l’intérieur : 2 cm d’enduit en ciment ; 20 cm d’agglomérés creux ; 5 cm de polystyrène et 1 cm de plâtre. La température extérieure est de 35°C, les coefficients de convection externe et interne ont pour valeur respectives : he = 10 W.m-2.°C-1 et hi = 5 W.m-2.°C-1. 1. Calculer la résistance thermique globale du mur. 2. Calculer le flux de chaleur entrant pour une surface de 40 m2. 3. Calculer le coût journalier de la climatisation représenté par les pertes à travers ces murs en considérant les données suivantes : Fonctionnement 8h par jour ; Efficacité de l’installation de climatisation égale à 2 ; Prix du kWh électrique égal à 85F. 4. Calculer la température de la face intérieure du mur. 5. Reprendre les questions 3 et 4 dans les deux cas suivants : 10 cm de polystyrène et pas de polystyrène. 6. La consommation d’un écran cathodique de PC est de 150W, celle d’un écran plat est de 75W. En supposant qu’il reste également allumé pendant 8h par jour, comparer l’effet du passage d’une épaisseur de polystyrène de 5 à 10 cm avec l’effet d’un changement d’écran. Quelle économie annuelle représente un changement d’écran ? Données : λagglomérés creux = 0,5 W.m-1.°C-1 , λenduit = 0,95 W.m-1.°C-1, λplâtre = 1,2 W.m-1.°C-1, λpolystyrène = 0,035 W.m-1.°C-1.

Exercice 3 : Flux échangé entre un mur et de l’air en convection naturelle Le mur d’un bâtiment a 6 m de haut et 10 m de long. Sous l’échauffement dû au soleil, sa température extérieure atteint Tm = 40 ◦C. La température ambiante extérieure est Tair = 20 ◦C. On donne les propriétés physiques suivantes de l’air, à la température de 30 ◦C: - Masse volumique : ρair = 1,149 kg. m−3 - Conductivité thermique : λair = 0,0258 W m−1.K−1 - Viscosité dynamique : mair = 18,4 × 10−6 Pa s - Capacité thermique massique : Cp,air = 1 006 J kg−1 K−1 Calculer le flux de chaleur échangé par convection entre le mur et l’air. ESTPO 2011 Enseignant : M.KEBRE