Fiche d’exercices de Échangeurs de chaleur (DTLM) avec corrigé

Fiche d’exercices de Échangeurs de chaleur (DTLM) gratuite et imprimable : 6 exercices, du niveau facile au niveau examen, avec corrigé. Imprimez-la ou enregistrez-la en PDF.

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1.Facile
longueurT90 °C35 °C20 °C30 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 90 à 35 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 20 à 30 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 90 → 35 °CTc: 20 → 30 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT90 °C75 °C75 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 2,5 m² et un coefficient global d’échange de 200 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 90 à 75 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 75 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 2,5 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 90 → 75 °CTc: 25 → 75 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT130 °C95 °C120 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 300 kW. Le fluide chaud se refroidit de 130 à 95 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 120 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 300 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 130 → 95 °CTc: 20 → 120 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT125 °C60 °C30 °C40 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 180 kW. Le fluide chaud se refroidit de 125 à 60 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 40 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 180 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 125 → 60 °CTc: 30 → 40 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT110 °C??10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur de chaleur à contre-courant, les deux fluides ont le même débit de capacité thermique, ṁ·cp = 1,5 kW/K. Le fluide chaud entre à 110 °C et le fluide froid à 10 °C. L’échangeur a A = 5 m² et U = 500 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 110 °CTc,in = 10 °CA = 5 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difficile
longueurT125 °C40 °C103,5 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 125 à 40 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 10 °C. Avec U = 300 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 40 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 24,63 K
  2. 2. Q̇ = 14,54 kW
  3. 3. A = 11,62 m²
  4. 4. A = 4,674 m²
  5. 5. Th,out = 47,5 °C
  6. 6. A = 25,56 m²

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