Examen 2015-2016 Session ordinaire (7)

Université Sultane Moulay Slimane
Faculté Polydisciplinaire Béni Méllal
Filière : Licence Fondamentale (SMP) (Parcours Energétique)
Transferts Thermiques
M. LAMSAADI
Examen 2015-2016 Session ordinaire (durée 2h) SMP
Exercice 1 : (6points)
La paroi d'un four est constituée de trois matériaux isolants en série :
• une couche intérieure de 18 cm d'épaisseur est en briques réfractaires (λ = 1.175W/m.°C);
• une couche de briques isolantes de 15 cm d'épaisseur (λ = 0.259W/m.°C);
• et une épaisseur suffisante de briques (λ = 0.693W/m.°C).
λ étant la conductivité thermique du matériau.
1)- Quelle épaisseur de briques doit-on utiliser pour réduire la perte de chaleur à 721W/m
2
lorsque
les températures des surfaces extérieure et intérieure sont respectivement T
e
= 38°C et T
i
= 820
°C ?
2)- Lors de la construction on maintient un espace libre de 0.32 cm, (λ = 0.0317W/m.°C) entre les
briques isolantes et les briques. Quelle épaisseur de briques est alors nécessaire ?
3)- La température ambiante étant de 25°C, calculer le coefficient de transfert convectif h
C
à
l'extérieur de la paroi.
Exercice 2 : (8points)
Soit un échange radiatif mutuel entre deux cylindres coaxiaux très longs de rayons R
1
et R
2
(R
2
= 2R
1
). On désigne par S
1
et S
2
les surfaces externe et interne des deux cylindres en regard
uniquement l'une de l'autre et maintenues à des températures constantes T
1
= 20°C et T
2
= 60°C,
respectivement. On suppose que S
1
est une surface noire et que S
2
est une surface grise diffusante et
opaque d’émissivité ε
2
= 0.6.
1)- Donner le circuit électrique traduisant l’échange radiatif entre les deux surfaces.
2)- Calculer les différents facteurs de forme mis en jeux.
3)- Exprimer les différentes résistances radiatives mises en jeux en fonction S
1
(aire de la surface S
1
)
4)- Calculer les émittances totales des surfaces S
1
et S
2
.
5)- Calculer les radiosités des surfaces S
1
et S
2
.
6)- Calculer les éclairements des surfaces S
1
et S
2
.
7)- En déduire les densités des flux nets perdus ou reçus par chacune des surfaces S
1
et S
2
.
On donne :
428
W67105
−−−
=k.m.. σ

Université Sultane Moulay Slimane
Faculté Polydisciplinaire Béni Méllal
Filière : Licence Fondamentale (SMP) (Parcours Energétique)
Transferts Thermiques
M. LAMSAADI
Exercice 3 : (6points)
Le mur d’une maison a une hauteur L = 6m et une largeur l = 10m. Sous l’échauffement du
soleil, sa température extérieure atteint la valeur T
p
= 40°C. La température ambiante extérieure
étant T
∞
= 20°C
Déterminer les coefficients d’échanges convectifs entre le mur et l’extérieur par convection
forcée, h
f
, et naturelle, h
n
.
Le nombre de Nusselt moyen relatif à la dimension caractéristique L est donné par les
corrélations suivantes :
34050
020
.
r
.
e
PR.Nu =
en convection forcée (u
m
=10m/s : vitesse moyenne d’écoulement d’air).
30250
0520
.
r
.
r
PG.Nu =
en convection naturelle.
Les propriétés physiques de l’air atmosphérique sont données par :
P
r
= 0.697 (nombre de Prandtl), β = 2.86×10
-3
k
-1
(coefficient de dilatation thermique), λ =
0.03W/m.k (conductivité thermique), ν = 2.076×10
-5
m
2
/s (viscosité cinématique).
On donne g = 10m/s
2
.
C40°=
P
T