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
longueurT120 °C80 °C75 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 120 à 80 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 30 à 75 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 120 → 80 °CTc: 30 → 75 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT140 °C45 °C30 °C40 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 140 à 45 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 30 à 40 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 140 → 45 °CTc: 30 → 40 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT115 °C90 °C30 °C45 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 400 kW. Le fluide chaud se refroidit de 115 à 90 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 45 °C. Le coefficient global d’échange vaut 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 400 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 115 → 90 °CTc: 30 → 45 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT120 °C70 °C70 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 530 kW. Le fluide chaud se refroidit de 120 à 70 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 70 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,95, et U = 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 530 kWF = 0,95U = 800 W/(m²·K)Th: 120 → 70 °CTc: 10 → 70 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT100 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

De la vapeur se condense à une température constante de 100 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 1,5 m² et U = 2000 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (0,5 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 = 100 °CA = 1,5 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.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 5 m² et U = 2000 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (3 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 = 5 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 47,46 K
  2. 2. ΔTlm = 33,97 K
  3. 3. A = 12,72 m²
  4. 4. A = 12,71 m²
  5. 5. Tc,out = 83,34 °C
  6. 6. Tc,out = 73,96 °C

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