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
longueurT150 °C60 °C115 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 150 à 60 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 20 à 115 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 150 → 60 °CTc: 20 → 115 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT80 °C50 °C45 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 80 à 50 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 30 à 45 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 80 → 50 °CTc: 30 → 45 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT120 °C35 °C30 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 410 kW. Le fluide chaud se refroidit de 120 à 35 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 30 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,92, et U = 1000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 410 kWF = 0,92U = 1000 W/(m²·K)Th: 120 → 35 °CTc: 15 → 30 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT180 °C90 °C25 °C35 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 280 kW. Le fluide chaud se refroidit de 180 à 90 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 35 °C. Le coefficient global d’échange vaut 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 280 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 180 → 90 °CTc: 25 → 35 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT110 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

De la vapeur se condense à une température constante de 110 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 6 m² et U = 1500 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 30 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

Ts = 110 °CA = 6 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.Difficile
longueurT130 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

De la vapeur se condense à une température constante de 130 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 5 m² et U = 2000 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 25 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

Ts = 130 °CA = 5 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 37,44 K
  2. 2. ΔTlm = 26,8 K
  3. 3. A = 9,576 m²
  4. 4. A = 9,67 m²
  5. 5. Tc,out = 90,96 °C
  6. 6. Tc,out = 98,25 °C

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