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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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
longueurT150 °C135 °C60 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 150 à 135 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 20 à 60 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 150 → 135 °CTc: 20 → 60 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT155 °C135 °C90 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 155 à 135 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 25 à 90 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 155 → 135 °CTc: 25 → 90 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT90 °C75 °C35 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 430 kW. Le fluide chaud se refroidit de 90 à 75 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 35 °C. Le coefficient global d’échange vaut 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 430 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 90 → 75 °CTc: 25 → 35 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT140 °C30 °C70 °CΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

Dans un condenseur, de la vapeur se condense à une température constante de 140 °C à l’extérieur des tubes. L’eau de refroidissement (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circule dans les tubes et se réchauffe de 30 à 70 °C. Le coefficient global d’échange vaut 2500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Ts = 140 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 70 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.Difficile
longueurT140 °C20 °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 3 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 20 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

Ts = 140 °CA = 3 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.Difficile
longueurT85 °C60 °C35,32 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 85 à 60 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 2 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 25 °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: 85 → 60 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 102 K
  2. 2. ΔTlm = 85,54 K
  3. 3. A = 16,39 m²
  4. 4. A = 2,267 m²
  5. 5. Tc,out = 65,63 °C
  6. 6. A = 1,372 m²

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