Entraînement à l’examen FE Chemical : exercices et sujets d’examen

Exercices pour l’examen Fundamentals of Engineering (FE) Chemical : bilans de matière et d’énergie, thermodynamique et équilibres, cinétique et conception des réacteurs, transferts thermiques et écoulement des fluides.

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Pack de révision (PDF)Formulaires, étapes de méthode et exercices avec corrigés complets, prêts à imprimer.

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Thèmes de ce cours

  1. Bilan matièremélange de deux flux · mélange à une teneur cible · évaporateurcalculs
  2. Bilan d’énergiechauffage d’un flux · échangeur de chaleur · échangeur avec pertescalculs
  3. Loi des gaz parfaitsP à partir de n, V, T · à partir de la masse · changement d’état ou masse volumiquecalculs
  4. Stœchiométriede la masse à la masse · réactif limitant · rendementcalculs
  5. Équilibre chimiqueKc à partir des concentrations · Tableau ICE · tableau ICE avec une équation du second degrécalculs
  6. Calorimétrie et enthalpiechauffage avec q = m·c·ΔT · calorimètre · enthalpie de formationcalculs
  7. Cinétique chimiqueordre 1 · conversion et ordre 2 · Arrheniuscalculs
  8. Dimensionnement des réacteurs (RPAC et RP)RPAC, premier ordre · RP, premier ordre · conversion à partir du volumecalculs
  9. Échangeurs de chaleur (DTLM)DTLM · surface nécessaire · dimensionnement completcalculs
  10. Conduction thermiquemur simple · mur composite · mur avec convectioncalculs
  11. Frottement en conduite et pertes de chargeNombre de Reynolds · perte de charge de Darcy–Weisbach · pertes singulières et charge totalecalculs
  12. Pompes et puissance de pompagepuissance hydraulique · rendement de la pompe · hauteur du réseau et puissancecalculs

Conseils pour l’examen de Entraînement à l’examen FE Chemical

  • Choisissez une base de calcul et dessinez le schéma de procédé avant d’écrire les bilans.
  • Pour les réacteurs du premier ordre, rappelez-vous qu’un réacteur piston demande toujours un volume plus faible qu’un RPAC pour une même conversion.
  • Distinguez bien si ΔT est un écart (K ou °C) ou une température absolue (K).

Exemples corrigés

Bilan matièreFacile
MélangeurFlux 1300 kg/h · 30% selFlux 2250 kg/h · 40% selFlux 3x₃ = ? %

Deux solutions de sel sont mélangées en régime permanent. Trouvez la fraction massique de sel en sortie x3.

ṁ1 = 300 kg/hx1 = 30 %ṁ2 = 250 kg/hx2 = 40 %

Calculer x3 (%)

Afficher les indices
  1. En régime permanent, tout ce qui entre ressort : écrivez un bilan global et un bilan sur le composant dissous.
  2. Global : ṁ₁ + ṁ₂ = ṁ₃. Composant : ṁ₁x₁ + ṁ₂x₂ = ṁ₃x₃.
  3. ṁ3 = 550 kg/h.
Afficher la réponse et la solution pas à pas

Bilan matière en régime permanent : entrée = sortie, pour la masse totale et séparément pour chaque composant (sans réaction).

Bilan global

ṁ3 = ṁ1 + ṁ2 = 300 + 250 = 550 kg/h

Bilan sur Sel

ṁ1x1 + ṁ2x2 = ṁ3x3
x3 = (300·30 + 250·40)/550 = 34,55 %

Réponse

x3 = 34,55 %
Bilan d’énergieMoyen
côté chaudcôté froidmélange glycolé · 150 °C120 °Ceau · 15 °Ct = ? °C

Du mélange glycolé chaud refroidit de l’eau dans un échangeur à contre-courant sans pertes. Trouvez la température de sortie de l’eau tout.

ṁh = 1 kg/scp,h = 3,6 kJ/(kg·K)Th: 150 → 120 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)tin = 15 °C

Calculer tout (°C)

Afficher les indices
  1. La chaleur perdue par le flux chaud égale la chaleur gagnée par le flux froid.
  2. Calculez d’abord Q côté chaud, puisque vous connaissez ses deux températures.
  3. Q = 108 kW.
Afficher la réponse et la solution pas à pas

Bilan d’énergie de l’échangeur : sans pertes, ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin).

Chaleur cédée par le flux chaud

Q = 1·3,6·(150 − 120) = 108 kW

Chaleur reçue par l’eau

tout = tin + Q/(ṁccp,c) = 15 + 108/(1·4,18) = 40,84 °C

Réponse

tout = 40,84 °C

Comment fonctionne l’entraînement

  • « S’entraîner sur ce cours » mélange des exercices de tous ses thèmes, comme un vrai examen.
  • Chaque exercice a de nouvelles valeurs : vous apprenez la méthode, pas une réponse.
  • Bloqué ? Ouvrez d’abord un petit indice, et l’explication complète seulement si vous en avez besoin.
  • Les examens blancs sont chronométrés et sans indices ; vous obtenez votre score et une correction complète à la fin.

Calculatrices pour ce cours

Calculatrice de conduction thermiqueCalculatrice de la loi des gaz parfaitsCalculatrice de perte de charge en conduite (Darcy–Weisbach)Calculatrice de puissance de pompeCalculatrice de volume de RPAC et de RPCalculatrice du nombre de ReynoldsCalculatrice de DTLM (différence de température logarithmique moyenne)Calculatrice de capacité thermique massique (q = mcΔT)Calculatrice de rendement en pourcentageCalculatrice de stœchiométrie (grammes en grammes et réactif limitant)Calculatrice de masse molaireCalculatrice de loi des gaz combinée (Boyle, Charles et Gay-Lussac)Calculatrice de formule empirique (et de formule moléculaire)

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