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
longueurT90 °C50 °C15 °C45 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 90 à 50 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 15 à 45 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 90 → 50 °CTc: 15 → 45 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT140 °C65 °C20 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 15 m² et un coefficient global d’échange de 300 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 140 à 65 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 20 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 15 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 140 → 65 °CTc: 10 → 20 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT115 °C25 °C55 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 500 kW. Le fluide chaud se refroidit de 115 à 25 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 55 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,85, et U = 1000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 500 kWF = 0,85U = 1000 W/(m²·K)Th: 115 → 25 °CTc: 10 → 55 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT125 °C110 °C60 °C25 °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 125 à 110 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 60 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,85, et U = 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 240 kWF = 0,85U = 500 W/(m²·K)Th: 125 → 110 °CTc: 25 → 60 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT80 °C35 °C41,91 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 80 à 35 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 15 °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: 80 → 35 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT130 °C105 °C69,86 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 130 à 105 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 25 °C. Avec U = 1000 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 105 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 25,85 K
  2. 2. Q̇ = 374,9 kW
  3. 3. A = 18,12 m²
  4. 4. A = 7,575 m²
  5. 5. A = 12,02 m²
  6. 6. A = 1,347 m²

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