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

Dans un échangeur de chaleur, 3 kg/s de mélange glycolé (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) sont refroidis de 105 à 80 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 3 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 105 → 80 °C
Q̇ = kW
2.Facile
longueurT105 °C85 °C60 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 2 m² et un coefficient global d’échange de 1500 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 105 à 85 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 60 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 2 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 105 → 85 °CTc: 15 → 60 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT180 °C45 °C140 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 330 kW. Le fluide chaud se refroidit de 180 à 45 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 140 °C. Le coefficient global d’échange vaut 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 330 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 180 → 45 °CTc: 15 → 140 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT135 °C95 °C75 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 160 kW. Le fluide chaud se refroidit de 135 à 95 °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 = 160 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 135 → 95 °CTc: 15 → 75 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT90 °C65 °C37,43 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 90 à 65 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 15 °C. Avec U = 800 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 90 → 65 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT120 °C90 °C22,54 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 120 à 90 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 2 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 15 °C. Avec U = 500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 120 → 90 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 270 kW
  2. 2. Q̇ = 169,7 kW
  3. 3. A = 31,65 m²
  4. 4. A = 4,603 m²
  5. 5. A = 2,285 m²
  6. 6. A = 1,47 m²

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