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
longueurT140 °C95 °C130 °C25 °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 140 à 95 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 130 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 5 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 140 → 95 °CTc: 25 → 130 °C
Q̇ = kW
2.Facile
longueurT125 °C45 °C115 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 3 m² et un coefficient global d’échange de 300 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 125 à 45 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 115 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 3 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 125 → 45 °CTc: 30 → 115 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT145 °C115 °C85 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant transfère 450 kW. Sa surface d’échange est de 2 m². Le fluide chaud se refroidit de 145 à 115 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 85 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 450 kWA = 2 m²Th: 145 → 115 °CTc: 30 → 85 °C
U = W/(m²·K)
4.Moyen
longueurT115 °C75 °C95 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 240 kW. Le fluide chaud se refroidit de 115 à 75 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 95 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,8, et U = 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 240 kWF = 0,8U = 500 W/(m²·K)Th: 115 → 75 °CTc: 20 → 95 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT150 °C??20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur de chaleur à contre-courant, les deux fluides ont le même débit de capacité thermique, ṁ·cp = 3 kW/K. Le fluide chaud entre à 150 °C et le fluide froid à 20 °C. L’échangeur a A = 4 m² et U = 500 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud Th,out.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 150 °CTc,in = 20 °CA = 4 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difficile
longueurT100 °C55 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à tubes concentriques à contre-courant, de l’huile chaude (0,3 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) circule dans le tube intérieur et se refroidit de 100 à 55 °C. L’eau (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circulant dans l’espace annulaire entre à 15 °C. Le tube intérieur a un diamètre de 50 mm, et U = 300 W/(m²·K) est rapporté à ce diamètre. Trouvez la longueur de tube L nécessaire.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 55 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 15 °CD = 50 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 46,25 kW
  2. 2. Q̇ = 11,1 kW
  3. 3. U = 3135 W/(m²·K)
  4. 4. A = 17,34 m²
  5. 5. Th,out = 98 °C
  6. 6. L = 11,94 m

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