Solution série de TD thermique

Solution série de TD N°01

Exercice 01 :

Hypothèses :

La chaleur est dissipée uniformément sur toute la surface de la résistance.

1. Pendant 24h la résistance dissipe : [pic 1]

[pic 2]

1. La densité de flux :

Calcul de la surface : [pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

1. En supposant que le flux de chaleur est dissipé uniformément, la fraction de chaleur dissipée par le haut et le bas :

[pic 6]

Le flux dissipé par le haut et le bas de la résistance est relativement petit comparant à celui dissipé par les côtés.

Exercice 02 :

Hypothèses :

• L’air est considéré comme gaz parfait, ces propriétés sont constantes à la température de la maison[pic 7]
• Le volume d’air occupé par le meuble est négligé.
• La température et la pression de la maison sont constantes.
• L’air exfiltré de la maison est à la température de 22°C

1. Calcul de la quantité d’énergie perdue si Text=5°C :

Le volume de la chambre (maison) [pic 8]

On note que le facteur d’infiltration d’air est de 0.7 ACH, donc pour une journée (24h) l’air est remplacé 0.7*24=16.8 fois

Le débit d’air par infiltration est :

L’air est considéré comme gaz parfait :  ou [pic 9][pic 10]

Alors [pic 11]

[pic 12]

Avec P0 Pression extérieur [kPa]

T0 température extérieur [K]

r (air) = 0.287 [kPa m3/kg K] ou [kJ/kg K]

[pic 13]

L’air s’infiltre dans la maison à la température 5 °C et en ressort à 22°C, la chaleur perdue est :

[pic 14]

[pic 15]

1. Cout de l’énergie perdue :

[pic 16]

Exercice 03

Hypothèses :

• Pas de source de chaleur appart celles déclarées. (Pas de TV, PC …etc.)

1. La puissance nécessaire pour climatiser cette classe est donné :[pic 17]

[pic 18]

Avec [pic 19]

[pic 20]

[pic 21]

[pic 22]

Le nombre d’unités frigorifiques nécessaire est de [pic 23]

Exercice 04 :

Hypothèses :

• L’hydrogène est considéré comme gaz parfait.[pic 24]

1. La pression finale au réservoir est de :

 le volume est constant [pic 25][pic 26]

[pic 27]

1. La chaleur extraite du réservoir :

Le travail est nul (V=Cst) alors [pic 28]

[pic 29]

Avec [pic 30]

Utilisant la relation  [pic 31]

[pic 32]

Exercice 05 :[pic 33]

Hypothèses :

• Régime établi
• Propriétés thermique des matériaux constantes.

1. Calcul du flux de chaleur transmis par le mur :

[pic 34]

Exercice 06 :[pic 35]

Hypothèses :

• Régime établi
• Propriétés thermiques cst.

1. Chaleur perdue par la vitre pendant 5h :

[pic 36]

Pendant 5h : [pic 37]

1. Si e=1cm :[pic 38]

Pendant 5h [pic 39]

Commentaire : quand l’épaisseur de la vitre est de 1cm, la chaleur perdue est réduite de lus de la moitié.

Exercice 07 :

Hypothèses :

• Régime établi[pic 40]
• Pas de transfert par irradiation
• La convection est cst sur toute la surface.

1. Calcul du flux de chaleur transmis par cet air :

[pic 41]

Exercice 08 :

Hypothèses :

• Régime établi.[pic 42]
• Transfert par convection négligé.
• Les surfaces de la pièce sont à température uniforme.
• Le facteur de forme entre les deux surfaces est égal à 1.

1. Flux de chaleur transmis par irradiation :

[pic 43]

1. En été, [pic 44]

  [pic 45]

1. En hiver :[pic 46]

[pic 47]

Commentaire : on note que le taux de transfert par irradiation de la personne est plus que le double en Hiver qu’en Eté.

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