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
longueurT135 °C115 °C50 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 135 à 115 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 25 à 50 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 135 → 115 °CTc: 25 → 50 °C
ΔTlm = K
2.Facile

Dans un échangeur de chaleur, 2,5 kg/s de mélange glycolé (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) sont refroidis de 90 à 40 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 2,5 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 90 → 40 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT170 °C155 °C30 °C150 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 70 kW. Le fluide chaud se refroidit de 170 à 155 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 150 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 70 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 170 → 155 °CTc: 30 → 150 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT135 °C50 °C30 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 380 kW. Le fluide chaud se refroidit de 135 à 50 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 30 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 380 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 135 → 50 °CTc: 20 → 30 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT105 °C85 °C28,25 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 105 à 85 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 2 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 20 °C. Avec U = 800 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 105 → 85 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT155 °C??30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur de chaleur à contre-courant, les deux fluides ont le même débit de capacité thermique, ṁ·cp = 1,5 kW/K. Le fluide chaud entre à 155 °C et le fluide froid à 30 °C. L’échangeur a A = 5 m² et U = 800 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 155 °CTc,in = 30 °CA = 5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 87,48 K
  2. 2. Q̇ = 450 kW
  3. 3. A = 1,152 m²
  4. 4. A = 4,232 m²
  5. 5. A = 1,22 m²
  6. 6. Th,out = 64,09 °C

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