Le document présente des exercices sur la thermodynamique et le transfert de chaleur, incluant des calculs d'irradiation, de radiosité et de flux radiatif net pour différentes configurations de surfaces. Il aborde également la distribution de température dans un élément de combustible nucléaire et les effets de l'isolation, avec des valeurs numériques précisées pour les calculs. Enfin, il demande des schémas illustratifs des systèmes étudiés.

1. Groupe: IEX 05 Le 28 Mai 2008
EMD 2 : Thermodynamique et Transfert de Chaleur
Exercice 1 (6Pts)
Une surface reçoit une irradiation spectrale présentée sur
le graphe suivant. La surface réfléchie 40% de l’irradiation
et son émittance totale égale 600 W/m2.
1- Calculer l’irradiation totale.
2- Déterminer la radiosité totale.
3- Quel est le flux radiatif net Q quittant cette surface?
4- Représenter sur un schéma le bilan d’énergie au niveau
de la surface. (avec les valeurs numériques des flux)
Exercice 2 (6 Pts)
Considérons les longues surfaces noires (A1, A2) maintenues
aux températures uniformes T1= 1000 K et T2 =800 K.
1- Calculer le facteur forme F12, puis Déterminer le flux radiatif
net par unité de longueur entre les deux surfaces.
Considérons maintenant la configuration où une surface noire
A3 isolée, est positionnée sur la ligne en pointillé de la figure.
2- Tracer le schéma électrique de cette nouvelle configuration.
3- Calculer le nouveau flux radiatif net vers la surface A2 par
unité de longueur.
4- Déterminer la température de la surface isolée A3.
Exercice 3 (8 Pts)
Un élément de combustible nucléaire
d’épaisseur 2L est couvert par des couches d’acier
chacune d’épaisseur b. l’énergie thermique
générée à l’intérieur du combustible nucléaire est
évacuée par convection vers un fluide d’une
température T∞ en contact avec une surface
d’acier, h est le coefficient de convection. l’autre
surface d’acier est isolée. Les conductivités
thermiques du combustible et de l’acier sont λ1 et
λ2 respectivement.
1- Trouver la distribution de la température T(x) dans le combustible nucléaire.
Exprimer le résultat en termes de 𝑞̇, λ1, L, T1, et T2.
2- Tracer le Schéma de distribution de la température T(x) pour tout le système.
Pour λ1 =60 W/m.K, L =15 mm, b = 3 mm, λ2 = 15 W/m. K, h =104 W/m2K, et T∞=
200°C, le taux de génération d’énergie 𝑞̇ = 2. 107
𝑊/𝑚3
3- Déterminer les températures T0, T1, T2, et T3.
4- Quelle est la valeur et la position de la température maximale et minimale dans
le combustible nucléaire ?
¤Au Travail¤
T3T2T1T0