Exercices corrigés chap 3 : Second principe de la thermodynamiqueOmar Benchiheub
Université Badji-Mokhtar Annaba, Département de Métallurgie et Génie des Matériaux
Cours de thermodynamique et cinétique chimique
Licence, Master métallurgie et génie des matériaux
Exercices corrigés chap 2 : Premier principe de la thermodynamiqueOmar Benchiheub
Université Badji-Mokhtar Annaba, Département de Métallurgie et Génie des Matériaux
Cours de thermodynamique et cinétique chimique
Licence, Master métallurgie et génie des matériaux
Exercices corrigés chap 4 : Equilibres chimiquesOmar Benchiheub
Université Badji-Mokhtar Annaba, Département de Métallurgie et Génie des Matériaux
Cours de thermodynamique et cinétique chimique
Licence, Master métallurgie et génie des matériaux
Exercices corrigés chap1 : Lois des gaz parfaits et réelsOmar Benchiheub
Université Badji-Mokhtar Annaba, Département de Métallurgie et Génie des Matériaux
Cours de thermodynamique et cinétique chimique
Licence, Master métallurgie et génie des matériaux
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Exercices corrigés chap 3 : Second principe de la thermodynamiqueOmar Benchiheub
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Exercices corrigés chap 2 : Premier principe de la thermodynamiqueOmar Benchiheub
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Exercices corrigés chap1 : Lois des gaz parfaits et réelsOmar Benchiheub
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Paul Simier : globe-trotter notoire. Il nous amène à réfléchir sur un développement intégré du tourisme. Dans sa conception, le tourisme, outre qu’il constitue une activité économique de grande importance, représente une culture et un art de communication avec l’autre. Sous cet angle,
son développement requiert une exploitation judicieuse des potentialités naturelles riches et variées et du patrimoine. Si nous voulons que le tourisme devienne une véritable locomotive du développement, il appartient à chaque citoyen de se considérer comme un promoteur touristique.
1. EXERCICES DE REVISION
Exercice 1 :
Ecoulement d’air à 25°C autour d’une sphère de 10 mm de diamètre ayant une température de
surface de 75°C. Déterminer le transfert par convection.
Solution :
6
15, 7 10
1/ 4
Pr=0,71
Nu D 2 0, 4 Re1/ 2 0, 06 Re 2 / 3 Pr 0,4
D D
et pour T=298K et Ts=348K,
s k=26,1 10-3
=183,6 10-7
μs=207,3 10 -7
VD
Re D 15,9 103 et par la suite : NuD= 76,8 h = 200 W/m 2.K
Et q h D 2 (Ts T )
Exercice 2 :
Une goutte d’eau sphérique de 0,5 mm de diamètre en chute libre à 2,15 m/s dans l’air
atmosphérique qui est à 100°C. Si la surface de la goutte est à 60°C, déterminer le transfert de
chaleur par convection.
Solution :
6
23, 4 10
Pr=0,7
Détermination de h. T =373 K -3
et Ts=333 K, μ s=223 10 -7
k=31,7 10
=218 10 -7
1/ 4
VD 1/ 2 2/3 0,4
Re D 45, 9 et Nu D 2 0, 4 Re D 0, 06 Re D Pr =4 et par la suite h = 317
s
W/m2.K
q h D 2 (Ts T ) 317x (0, 510 3) 2(100-60)=
Exercice 3 :
L’huile entre à un élément de chauffage de longueur 5 m et de dia mètre 9 mm, sa surface est à
157°C.
1
2. Déterminer le débit massique pour que l’huile sorte à 95°C.
Solution :
29, 7 10 6
Pr=395
Tm=361 K (huile) k=0,138 et Ts=430 K, μ s=0,47 10 -2
Cp 2161 J / kg.K
=2,52 10-2
Les équations à utiliser sont :
q mC p (Tsortie Te ) (1)
q=h DL(Ts Tm ) (2)
4m
Re D (3)
D
0,33 0,14
D hD
Nu D 1,86(Re D Pr) 0,33 (4)
L s k
(3) et (4) donne l’expression de h en introduisant Re de (3) :
0,33 0,14
k 4m
h 1,86 Pr
D L s
0,33 0,14
4m
En plus, (1) = (2) mCp (Tsortie Te ) 1,86 k L Pr (Ts Tm )
L s
5,93 m m 0,33 0
Exercice 4 :
Ecoulement d’eau à 2 kg/s à travers un tube de 40 mm de diamètre, chauffée de 25°C à 75°C.
La température de la surface est maintenue à 100°C. Déterminer la longueur du tube exigée.
Solution :
2
3. Cp 4193 J / kg.K
=374,6 10-6 4m
Pour Tf=348 K et Re D =1,70 105
k=0,668 D
Pr=2,35
hD
Nu 0, 023 Re0,8 Pr1/ 3 467
D h=7805 W/m 2K
k
Puisque la chaleur q est égale à : q mC p (Tsortie -Te )= 4,18 10 5 W donc,
4,18 10 5 h DL(Ts Tm ) L = 8, 5 m
Exercice 5 :
Un tube horizontal de 5 mm de diamètre est immergé dans l’eau à 18°C. Si la température de
la surface du tube est 56°C, déterminer la chaleur par unité de longueur dégagée du tube.
Solution :
361,8 10 6
Pr=4,62
k=0,628 hD
Pour Tf= 310 K (eau) et Nu D C Ra n
k
993,1 kg / m3
=695 10-6
g (Ts T )D3 C=0,48
Pour : Ra D 2
Pr 1,59 105 ce qui donne : NuD = 9,6 et h =
n=0,25
1204 W/m 2.K
Donc, q’=h D(Ts-T ) = 718 W/m
Exercice 6 :
Une lampe à incandescence de 20 W, sa température est de 125°C située dans une chambre à
25°C. La lampe est assimilée à une sphère de diamètre 40 mm et d’un coefficient d’émission
de 0,8.
Déterminer le transfert total de la surface de la lampe vers l’air ambiant de la chambre.
Solution :
3
4. 1 3
2,87 10
T
125 25 =20,72 10 -6
Pour : Tf 75 C 348 K
2
k=29,8 10 -3
Pr=0,7
g (Ts T )D 3
Ra D 2
Pr 2,94 105 et
hD
Nu D 2 0, 43 Ra1/ 4 12 h=8,9 W/m 2.K
k
q= qc + qR avec :
conduction : q c h D 2 (Ts T ) 4, 5 W
rayonnement q R A (Ts4 T4 ) 0,8 (0, 04) 2 5, 6710 8(398 4 298 4) 3, 9 W
q= 8,4 W
4