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
longueurT135 °C60 °C20 °C55 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 135 à 60 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 20 à 55 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 135 → 60 °CTc: 20 → 55 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT165 °C80 °C65 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 5 m² et un coefficient global d’échange de 800 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 165 à 80 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 65 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 5 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 165 → 80 °CTc: 15 → 65 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT180 °C140 °C155 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant transfère 450 kW. Sa surface d’échange est de 20 m². Le fluide chaud se refroidit de 180 à 140 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 155 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 450 kWA = 20 m²Th: 180 → 140 °CTc: 30 → 155 °C
U = W/(m²·K)
4.Moyen
longueurT80 °C45 °C40 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 240 kW. Le fluide chaud se refroidit de 80 à 45 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 40 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 240 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 80 → 45 °CTc: 15 → 40 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT150 °C115 °C?25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à tubes concentriques à contre-courant, de l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) circule dans le tube intérieur et se refroidit de 150 à 115 °C. L’eau (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circulant dans l’espace annulaire entre à 25 °C. Le tube intérieur a un diamètre de 20 mm, et U = 200 W/(m²·K) est rapporté à ce diamètre. Trouvez la longueur de tube L nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 150 → 115 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 25 °CD = 20 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.Difficile
longueurT165 °C??25 °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 165 °C et le fluide froid à 25 °C. L’échangeur a A = 3 m² et U = 300 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud Th,out.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 165 °CTc,in = 25 °CA = 3 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 35,08 K
  2. 2. Q̇ = 325 kW
  3. 3. U = 392,2 W/(m²·K)
  4. 4. A = 8,63 m²
  5. 5. L = 63,63 m
  6. 6. Th,out = 121,6 °C

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