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
longueurT100 °C70 °C60 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 100 à 70 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 10 à 60 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 100 → 70 °CTc: 10 → 60 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT145 °C80 °C25 °C35 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 145 à 80 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 25 à 35 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 145 → 80 °CTc: 25 → 35 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT110 °C10 °C45 °CΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

Dans un condenseur, de la vapeur se condense à une température constante de 110 °C à l’extérieur des tubes. L’eau de refroidissement (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circule dans les tubes et se réchauffe de 10 à 45 °C. Le coefficient global d’échange vaut 2500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Ts = 110 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 45 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Moyen
longueurT140 °C110 °C10 °C45 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 360 kW. Le fluide chaud se refroidit de 140 à 110 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 45 °C. Le coefficient global d’échange vaut 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 360 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 140 → 110 °CTc: 10 → 45 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT125 °C90 °C39,26 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 125 à 90 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 20 °C. Avec U = 1500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 90 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT140 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

De la vapeur se condense à une température constante de 140 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 2 m² et U = 1500 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 15 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

Ts = 140 °CA = 2 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 49,33 K
  2. 2. ΔTlm = 76,47 K
  3. 3. A = 0,3601 m²
  4. 4. A = 19,19 m²
  5. 5. A = 1,037 m²
  6. 6. Tc,out = 79,02 °C

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