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
longueurT175 °C90 °C40 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 175 à 90 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 25 à 40 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 175 → 90 °CTc: 25 → 40 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT170 °C135 °C25 °C120 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 170 à 135 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 25 à 120 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 170 → 135 °CTc: 25 → 120 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT90 °C40 °C65 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 290 kW. Le fluide chaud se refroidit de 90 à 40 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 65 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,88, et U = 1000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 290 kWF = 0,88U = 1000 W/(m²·K)Th: 90 → 40 °CTc: 10 → 65 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT110 °C85 °C45 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 350 kW. Le fluide chaud se refroidit de 110 à 85 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 45 °C. Le coefficient global d’échange vaut 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 350 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 110 → 85 °CTc: 15 → 45 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT100 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

De la vapeur se condense à une température constante de 100 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 3 m² et U = 1500 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 10 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

Ts = 100 °CA = 3 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.Difficile
longueurT120 °C??15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur de chaleur à contre-courant, les deux fluides ont le même débit de capacité thermique, ṁ·cp = 4 kW/K. Le fluide chaud entre à 120 °C et le fluide froid à 15 °C. L’échangeur a A = 3 m² et U = 500 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud Th,out.

Ch = Cc = 4 kW/KTh,in = 120 °CTc,in = 15 °CA = 3 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 95,77 K
  2. 2. ΔTlm = 57,3 K
  3. 3. A = 12,02 m²
  4. 4. A = 17,29 m²
  5. 5. Tc,out = 69,33 °C
  6. 6. Th,out = 91,36 °C

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