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
longueurT105 °C55 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 105 à 55 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 55 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 105 → 55 °CTc: 15 → 55 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT150 °C60 °C20 °C40 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 150 à 60 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 20 à 40 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 150 → 60 °CTc: 20 → 40 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT85 °C65 °C75 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 420 kW. Le fluide chaud se refroidit de 85 à 65 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 75 °C. Le coefficient global d’échange vaut 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 420 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 85 → 65 °CTc: 15 → 75 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT155 °C135 °C55 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 320 kW. Le fluide chaud se refroidit de 155 à 135 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 55 °C. Le coefficient global d’échange vaut 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 320 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 155 → 135 °CTc: 30 → 55 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT180 °C70 °C80,26 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 180 à 70 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 25 °C. Avec U = 200 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 180 → 70 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT130 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

De la vapeur se condense à une température constante de 130 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 8 m² et U = 3000 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 10 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

Ts = 130 °CA = 8 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 44,81 K
  2. 2. ΔTlm = 58,77 K
  3. 3. A = 33,8 m²
  4. 4. A = 10,41 m²
  5. 5. A = 25,19 m²
  6. 6. Tc,out = 123,2 °C

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