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.

Pour les enseignants : gratuite à imprimer, copier et utiliser en classe. Chaque nouvelle fiche a de nouvelles valeurs et son propre corrigé. Un lien vers ExamProblems sur la page de votre cours est apprécié.

Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
longueurT115 °C55 °C55 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 5 m² et un coefficient global d’échange de 300 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 115 à 55 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 55 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 5 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 115 → 55 °CTc: 30 → 55 °C
Q̇ = kW
2.Facile

Dans un échangeur de chaleur, 0,3 kg/s de huile légère (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) sont refroidis de 70 à 30 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 0,3 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 70 → 30 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT120 °C15 °C95 °CΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

Dans un condenseur, de la vapeur se condense à une température constante de 120 °C à l’extérieur des tubes. L’eau de refroidissement (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circule dans les tubes et se réchauffe de 15 à 95 °C. Le coefficient global d’échange vaut 2000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Ts = 120 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 95 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
4.Moyen
longueurT80 °C50 °C10 °C35 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 480 kW. Le fluide chaud se refroidit de 80 à 50 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 35 °C. Le coefficient global d’échange vaut 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 480 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 80 → 50 °CTc: 10 → 35 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT170 °C125 °C30,65 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 170 à 125 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 2 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 170 → 125 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT110 °C??30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur de chaleur à contre-courant, les deux fluides ont le même débit de capacité thermique, ṁ·cp = 2 kW/K. Le fluide chaud entre à 110 °C et le fluide froid à 30 °C. L’échangeur a A = 1,5 m² et U = 500 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud Th,out.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 110 °CTc,in = 30 °CA = 1,5 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 59,97 kW
  2. 2. Q̇ = 25,2 kW
  3. 3. A = 4,499 m²
  4. 4. A = 44,81 m²
  5. 5. A = 0,7969 m²
  6. 6. Th,out = 88,18 °C

Corrigés complets pas à pas : entraînez-vous sur ce thème sur examproblems.com.