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
longueurT155 °C140 °C115 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 155 à 140 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 115 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 155 → 140 °CTc: 15 → 115 °C
ΔTlm = K
2.Facile

Dans un échangeur de chaleur, 2 kg/s de mélange glycolé (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) sont chauffés de 35 à 65 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 2 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 35 → 65 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT100 °C45 °C80 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 390 kW. Le fluide chaud se refroidit de 100 à 45 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 80 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,92, et U = 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 390 kWF = 0,92U = 800 W/(m²·K)Th: 100 → 45 °CTc: 30 → 80 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT155 °C45 °C95 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 350 kW. Le fluide chaud se refroidit de 155 à 45 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 95 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 350 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 155 → 45 °CTc: 30 → 95 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT100 °C80 °C28,97 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 100 à 80 °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 = 500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 80 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT130 °C80 °C37,51 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 130 à 80 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 10 °C. Avec U = 200 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 130 → 80 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 74,6 K
  2. 2. Q̇ = 216 kW
  3. 3. A = 30,49 m²
  4. 4. A = 13,48 m²
  5. 5. A = 2,295 m²
  6. 6. A = 7,123 m²

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