Ex1Soitdel'air à 10 °C parallèlement à un mur de 6 m de long et 3 m de haut à la température 15 °C, avec une vitesse moyenne de 20m/s.1) Déterminer lesnombresde Reynolds, de Prandtlet de Nusselt
1)Re = V*L/nu = VLro/mu = 20*6*1.2/1.91e-5 = 7.5e6
Pr = muCp/Lambda = 1.91e-5e3/0.027 = 0.711
Re > 3e5 ecoulement turbulent
V = 20 convection forcée ( converction naturelle 0-2 )
Soit Nu =0.036 Pr^1/3Re^4/5
Soit Nu = 0.036* ( 0.711)^1/3(7.5e6)4/5 = 10162
2) Calcul du coefficient convectif
hc = Lambda *Nu / L = 0.027 *10162 /6 = 45.7
3) Calculer le flux de chaleur échangé à partir de la relation de Newton
Q° = hc (Ts-Tair)*S = 47.7(5)6*3
Exo 2
On considèreune paroi avec une lame d’air interposée entre deux couches. Les deuxsurfaces de la lame d’air sont respectivement à 12°C et 18°C. La résistancethermique
de la lame d’air est de 0.16 m2K/W. La conductancethermique de la paroiCvaut 1.8W/m2Ket le coefficient de transmission global vaut 1.4 W/m2K.
Calculer la densité de flux thermique
q°air = Tsair1 - Tsair 2/Rair = 18-12/0.16 = 37.5
flux thermique constant q°=q°air
2 ) Calcul de la différence température entre les deux côtés de la paroi
DeltaTs = Tse - Tsi = Q°/SC = q°/C
Tse-Tsi = 37.5/1.8 = 20.8°C
3° Calcul de la différence de température entre les deux espaces
Delta T = Ti- Te =Q°/SU = q°/U
soit Te - Ti = 37.5/1.4
Exo 3
Une paroi est constituée de l’extérieur vers l’intérieur, d’unecouche de béton λb=0.8WmKd’épaisseur de 12 cm,d’une isolation λis=0.04WmKd’épaisseur inconnuet d’une autre couche debéton, de même conductivité et épaisseur que précédemment.Les coefficients d’échange thermique à l’intérieur et à l’extérieur sont,respectivement,de 10 W/m2K et 20W/m2K. Si la température à l’intérieur est de 20°C et la température de la surface extérieureest de 2°C,
Déterminer l'épaisseurdel'isolation afin d'obtenirunetempératuredesurfaceinternede19°Cetlaconductancedelaparoiq°=hi(Tsi-Tsi)=10(19-20)=-10W/m2C=q°/Tse-Tsi=-10/2-19=0.588W/m2KOrC=1/(eb/Lambdab+eis/Lambdais+eb/Lambdab)eis=1/C-2eb/Lambdab=0.04(1/0.588-2*0.12/0.8)=5.6cmCalculducoefficientdeTransmissionU=1/R=1/(1+hi+1/C+1/he)SoitU=1/(1/10+1/0.588+1/20)=0.540W/m2K3)ProfildeTempératureq°=Q°/S=Tse-Tsi/(1/U)=Tse-Tsi/(eb/lambdab)=T1-T2/eis/lambdais=T2-Tsi/eb/Lambdabd'où Te - Ti = 37.5/1.4 =26.8
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