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ENSA-Fès 20t3t2014 Examen de Transfert thermique - 1ère année Génie Mécatroniqu

ENSA-Fès 20t3t2014 Examen de Transfert thermique - 1ère année Génie Mécatronique - Vendredi 09 Mpi 2014 Parée: th 41ruin Laclarté de la rédaction et la rigueurdu raisonnement seront prises en compte lors de la correction. Ouestions de cours : (2 points / 5 minutes) l) Donner un exemple rassemblant les trois modes de transfert thermique. 2) Par quoi se carctérise un corps noir ? Exercice 1 z (3 points / 20 minutes) Le corps cylindrique d'un réservoir d'azote liquide, de diamètre D=l,5m et de longuevt L:3m, est fermé à ses extrémités par des calottes hémisphériques. Le point d'ébullition del'azote est77,35 K. Déterminer l'épaisseur e minimale du calorifuge (f,, : 0,04 \M.m'l.K l1 dont il faut recouvrir ce réservoir pour limiter à 50kg par heure la perte par ébullition. On négligera la résistance convective avec l'air ambiant de tmpérattra To:20C. La chaleur latente de vaporisation de l'azoteLn:2.10s J.kg-' ; (pour simplifier : Dl2 >> e) Exercice 2 z (5 points / 25 minutes) On cherche la profondeur minimale p* à laquelle on doit enterrer une conduite d'eau pour que celle-ci ne gèle pas dans les conditions suivantes : - Le sol est à température initiale uniforme Tp: 5"C, sa difflrsivité vaut a: 2,810'7.m2.s-1. - La température à la surface du sol chute brusquement à 7} i -18,8oC et se maintient à ce niveau toute la semaine. l) Démontrer l'expression de la température dans ces conditions. 2) Déterminer la profondeur p,,. Exercice 3 z (5 points / 25 minutes) De l'eau à 8oC circule à la vitesse de 0,8 m.s-l à l'interieur d'un tube en acier de diamètres d:25mm et D=27mm(D/dx l) et de longueur 30m et isolé par une couche d'isolant Ai,o= 0,35 W.m't."Ct) de l0 mm d'épaisseur . La température de l'air ambiant (hqi,-0,02 Iÿ'.m-2.oCl) est égale à 25"C. 1) Calculer le coefficient de convection interne hi. 2) Calculer le flux de chaleur traversé par le tube. 3) Déduire la température de la surface interieure du tube. On donne : Les propriétés physiques de I'eau et de l'air : pr*:1000 *s.*-1 i ÿeau:13,55 104 H ; c"*:4187 J.k{'."ç' pair:],278 kg.*-t i ltai,:l,81 10-5 H i cair:1007 J.kgt."Ct ; Exercice 4 t (5 points / 30 minutes) ; )'"or:0,6 W.m-|.ocl ).oir:O,025 W.m-|."C1 Une lampe de 100 V/, alimentée sous 220 Y et rayonne comme un point dans I'espace, elle éclaire sous une incidence de 30o une surface S d'aire 0,25 m'placée à 3m, elle est constituée d'un filament de tungstène placé au centre d'une ampoule sphérique. Pour que la lumière soit assez blanche, il est nécessaire que la température du filament soit de 2 500 oC, on prend o: 5,67 10-8 ïVr.m'2.K-4 l) Calculer l'intensité énergétique de cette lampe. 2) Calculer l'éclairement de la surface S, ainsi que le flux énergétique qu'elle reçoit. 3) Déterminer le diamètre et la longueur du filament si le facteur d'émission du tungstène est 0,3. (On donne la résistivité du tungstène p : 88 pQ.cm). 4) Sachant que la puissance absorbée par I'ampoule est de 12,3 V/, déterminer sa température si le facteur d'émission du verre est de 0,93. ,ûon cou.tage Examen-Transfert thermique u2 FARHANE Youness ENSA-Fès 201312014 ANNEXES A-1 : Corrélations de convection. Ecoulmnect darc uü tnte Eeoulenrest tr$bulerlt : Nu: 6,$?3 RBqt PrÀ u = 0,§ si È6s6e:" Çr* n = û.4 si &si&q E8ô. BÊ> IStû et 0.6 { pr ": 1CI0 Re caic*l* po*r Eg = 4§ I P où : §, = csstioa ile pa**age &, &ûdÉ p - perimètre de centaet fluidarpnroi a v,!r / É \à''i , I Ecouter:reur taminaire : §u=1,8d(Reprii.- [il {üj D liataldepnau Re Fr-ï lü, 1trcattuléâ Bp ï. A-2 : Transformation inverse de Laplace. A-3 : Valeurs des fonctions « erf, erfc et ierf ». x wfr rr{c -r itr'f, r ü û,ffis&o r.s0§0flû s,364lSû 0.s5 CI_*i6}71 s"s43628 0.518421 0"1 t,112463 ûJ81:3? ü,4S1 106 0=15 0. i 67996 0,831004 0.4§2217 $,3 û,?]27û3 0.rrug? û,431755 nl§ s.27Slt6 s.723674 0_4x9§5§ É.3 *-31861? û.§?r3?3 û§r59r0 û,li û,379J§l û"f?û618 û,4]0,1§§ û,4 t 4:s391 â,5?16ü8 *.41]440 ft ê5 0.475481 sJ24]18 6 454?§5 0-5 s.5lû§00 0-4?§5û0 s.4&4684 0.55 0,563323 û,4366?? s.ixSlr 0.6 û-6û18Jü û,3961,14 0,57û883 t,65 0,§{2ü:9 $,]37971 0-s!8143 û-? û"67?8ût û.3æ19§ *-É9539? 0"?5 û.?1i 156 0,:888,14 0-7?3551 Si8 0.T4lr.û1 0.t578§9 $,s63656 0,85 0,TT$668 Û.æ9332 û.96?059 *,9 s,?ÿ6ÿs8 0.1û3893 1.08546+ 0-91 0.82S891 û.17910§ iJ3l0ü3 t 8,Ê437&1 t,157æS r,378ffi *tp!=qf[.] Ttti e-{k x ,r ,tr lx. I 'l 4ntJ \i eî' c { o\Ë {' n' 'r lîîl *rl-*,,1 E-q 1 p f*i "'1r.mJ fa* pq l r:'f"-J.i:l . ,. *ftf -+*l 1-J '! {nrj 'rZJotrt e-{ * p- / *'1..I*'r {r'ifr i*:) i t+- rCflü - !-X i * I eXE .-- | l, 2o ) 'i;,./nt,r \nai 'i 4atj ea* q+h l.s-j# -.J.Él - h n*n{h* * *r h: }çdJ'+. h.ffij \ tt I 'l, 4aart L Z./on ) g-{* ffihT o"*p{h* -.,, n' i*r-i#. nJtJ I *fx er{t r icrfr i"t 0-§StlÊ) û,[1988 1"76û t,2 0-910314 §.0s§69 ? 1?t t.J 0.§34008 CI,M599 3372 i,4 0.951385 ü,û4?,I2 3"9§ÿ !{ *§66t0J G.03l9t) 5,102 1"6 0.8?6378 ë"1236: ? ]6{} a:t ê,993?9t t,û1§il 1û.1]4 1,8 0.989091 ü-st091 1.1.386 '!.9 0-9§!?90 0,t*Tl! Ï0,8.13 2 0-9951?2 0,00'468 30,?9{ i.l s.9g?031 0.ûs298 46.{æ ü§9813? 0,00I86 ?1.J49 "1 I û-9§8S5? [.ûü114 ilt_9*1 rJ û"99931 t 0,û8û69 1?9-&13 l{ t§99593 0"û0ü4: 3S:,257 1,6 t-999?6,I t,0s0l4 496.693 1;- 0.999866 0"00013 836.&6S 2.8 s.9999ï5 ,ü,s{ss8 1"t33.ï58 :,9 û-gÿ§§59 ü.8fl0$,t 353{.}û5 l û.§§99?8 ü-0trfl1 45T1,677 Examen-Transfert thermique 212 FARHANE Youness uploads/s3/ transfert-exam.pdf