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Niveau maths spé
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Exercice sur les transferts thermiques

Posté par
Exahir
17-07-14 à 11:03

Bonjour à tous, on m'a posé l'exercice suivant :

On considère une plaque de céramique délimitée par les plans y=+l et y=-l en contact avec des fils qui vont lui communiquer de la chaleur espacés d'une longueur 2D selon l'axe Ox.

On connait la température extérieure, notée T_e. La plaque de céramique a une conductivité \lamnda_c

Chaque fil est de section S, de conductivité thermique \lambda_f.

Exercice sur les transferts thermiques

1) Quelle est l'intensité parcourant le fil connaissant P la puissance thermique par unité de longueur de fil ?

2) Déterminer la température à l'intérieur de la céramique. On supposera \lambda_c infinie.

3) On ne suppose plus que \lamnda_c est infinie. En réalisant des simplifications adaptées, déterminer la température à l'intérieur de la céramique.

1) Pour une longueur L de fil : P*L = R_{th} I^2

Où : R_{th} = \dfrac{L}{\lambda_f*S}

D'où I = \sqrt{P*\lambda_f*S}

2) T=T(x,y,t)

D'après la loi de Fourier, \phi = - \lambda_c \overrightarrow{grad}(T(x,y,t))

Comme \phi ne peut pas être infini, \overrightarrow{grad}(T(x,y,t)) = 0

ce qui nous donne T(x,y,t) = T(t)

D'après l'équation de la chaleur, sachant que les fils sont des sources intérieures \dfrac{\partial T}{\partial t} = \dfrac{s}{\rho c_p}

T(t) est de la forme : T(t) = (A+\dfrac{s}{\rho c_p})t+B, où A,B = cte

On utilise les conditions aux limites : T(l) = T(-l) = T_e

B = T_e

Et là je ne comprends pas où je me suis trompée...

Posté par
krinn Correcteur
re : Exercice sur les transferts thermiques 19-07-14 à 11:41

bonjour,

dans le 2) si la température est uniforme on obtient une équation du genre:

Cp V dT/dt = P - Pdissipée

il manque la puissance dissipée par la plaque, par ex. par convection à la surface elle serait de la forme: hS(T-Te)
sinon la température va tendre vers l'infini !


sauf erreur

Posté par
Exahir
re : Exercice sur les transferts thermiques 21-07-14 à 17:00

Merci de ta réponse.

En fait, je ne sais pas du tout comment exprimer la production volumique de chaleur.

Posté par
krinn Correcteur
re : Exercice sur les transferts thermiques 21-07-14 à 19:37

la production interne de chaleur est connue: on sait que P.L est la puissance délivrée par une longueur L de fil
en revanche, pour le 2) je pense qu'il manque qqchose dans l'énoncé: as-tu tout recopié?



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