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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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
longueurT155 °C125 °C30 °C115 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 155 à 125 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 30 à 115 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 155 → 125 °CTc: 30 → 115 °C
ΔTlm = K
2.Facile

Dans un échangeur de chaleur, 2 kg/s de eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) sont chauffés de 40 à 75 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 40 → 75 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT140 °C55 °C60 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 180 kW. Le fluide chaud se refroidit de 140 à 55 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 60 °C. Le coefficient global d’échange vaut 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 180 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 140 → 55 °CTc: 10 → 60 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT80 °C60 °C30 °C50 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 410 kW. Le fluide chaud se refroidit de 80 à 60 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 50 °C. Le coefficient global d’échange vaut 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 410 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 80 → 60 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT115 °C70 °C38,46 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 115 à 70 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 3 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 25 °C. Avec U = 500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 115 → 70 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT130 °C40 °C35,07 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 130 à 40 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 3 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 20 °C. Avec U = 1000 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 40 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 45,53 K
  2. 2. Q̇ = 292,6 kW
  3. 3. A = 9,863 m²
  4. 4. A = 32,99 m²
  5. 5. A = 5,684 m²
  6. 6. A = 3,928 m²

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