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    TD 1 Transfert Thermique

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    TD transfert thermique 2024

    EXERCICE 1
    La paroi plane d'un four est composée de 3 couches successives de briques :
    • une couche de 15 cm de briques réfractaires d'alumine
    • une couche de briques isolantes de kaolin
    • une couche de 22,5 cm d'épaisseur de briques ordinaires de construction
    La température des briques réfractaires de la face intérieure du four est de 982 °C. La
    température de la surface de contact des couches de briques réfractaires et isolantes est de 938
    °C. La température de l'interface des couches de briques isolantes et de construction est de
    138 °C. Dans les conditions de fonctionnement du four, les conductivités thermiques
    moyennes des couches de la paroi sont

    Calculer:
    1) l'épaisseur e2 de la couche de briques isolantes de kaolin
    2) la température de la surface extérieure du four Text
    EXERCICE2
    Considérons le mur composé de plusieurs couches de différents matériaux illustré ci-dessous
    avec les dimensions dans les trois directions. Supposant une conduction unidimensionnelle et
    connaissant les températures des surfaces de gauche et celle de droite respectivement, Tp1 et
    Tp2, de même que les conductivités thermiques de ces différentes couches, calculer le flux de
    chaleur par unité de surface à travers ce mur.
    Données : Tp1 =200 ̊C, Tp2 =50 ̊C, KA =70 W/m.K, KB =60 W/m.K, KC =40 W/m.K, KD =30
    W/m.K, KE =20 W/m.K

    1
    M DIEYE
    EXERCICE 3
    Le mur d'un local est constitué de trois matériaux différents :

    - du béton d'épaisseur e1 = 15 cm à l'extérieur (conductivité thermique λ1 = 0,23 Wm-1K-1), -


    un espace e2 = 5cm entre les deux cloisons rempli de polystyrène expansé (conductivité
    thermique λ2 = 0,035 W.m-1.K-1), - des briques d'épaisseur e3 =5cm à l'intérieur
    (conductivité thermique λ3 = 0,47 Wm-1K-1).
    1)
    On a mesuré en hiver, les températures des parois intérieures θi et extérieure θe qui étaient θi
    = 25 °C et θe = - 8 °C.
    1.1) Donner la relation littérale, puis calculer la résistance thermique du mur pour un mètre
    carré.
    1.2) Donner la relation littérale, puis calculer le flux thermique dans le mur pour un mètre
    carré.
    1.3) Calculer la quantité de chaleur transmise par jour à travers un mètre carré de mur, pour
    ces températures. En déduire la quantité de chaleur transmise, par jour, à travers 10m2 de mur
    1.4) Tracer la courbe de variation de température θ = f(e) à travers le mur, de paroi intérieure
    à paroi extérieure.
    2) Les résistances thermiques superficielles interne et externe du mur ont respectivement pour
    valeur : 1/hi= 0,11 m2 .K.W-1 et 1/he= 0,06 m2.K.W-1
    2.1) A quels types de transfert thermique ces données se rapportent-elles ?
    2.2) Calculer les températures ambiantes extérieure Өae et intérieure Өai.
    EXERCICE4
    Une conduite cylindrique en acier (diamètre intérieur 53 mm, diamètre extérieur 60 mm, λ =
    40,4 W/m.°C) transportant de la vapeur est calorifugée par 32 mm d'un revêtement fondu à
    haute température, composé de terre à diatomée et d'amiante (λ = 0,101 W/m.°C). Ce
    revêtement est isolé par 65 mm de feutre d'amiante feuilleté (λ = 0,072 W/m.°C). Au cours
    d'un essai, on a trouvé que la température du milieu environnant était de 30°C, la température
    moyenne intérieure au tuyau dans lequel circule la vapeur était de 482°C et la température de
    la surface extérieure du revêtement de 50°C.

    2
    M DIEYE
    On demande de calculer :
    1. les pertes de chaleur exprimées par unité de longueur de tuyau.
    2. la température de la surface comprise entre les deux couches de calorifuge.
    3. le coefficient de transfert convectif hc à l'extérieur de la conduite, exprimé par unité de
    surface extérieure de revêtement.

    EXERCICE5
    Une conduite de vapeur non isolée traverse une pièce dont l'air et les parois sont à 25°C. Le
    diamètre extérieur de la conduite est 70mm et sa température de surface est de 200°C. Le
    coefficient associé au transfert de chaleur par convection libre de la surface à l'air est de 15
    W/m2 K. Quel est la perte de chaleur de la surface par unité de longueur de la conduite ?

    EXERCICE6

    Une feuille mince d'aluminium d’émissivité ε3 = 0,15 est placée entre deux plaques parallèles
    très larges qui sont maintenus à des températures uniformes T1 = 900 K et T2 = 650 K. Le flux
    net de chaleur échangé par rayonnement entre les deux plaques est à déterminé pour les cas
    avec et sans écran.
    Les émissivités des surfaces sont donnés : ε1 = 0,5, ε2 = 0,8, et ε3 = 0,15.

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    M DIEYE

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