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
longueurT145 °C60 °C115 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 145 à 60 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 20 à 115 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 145 → 60 °CTc: 20 → 115 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT165 °C60 °C115 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 165 à 60 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 115 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 165 → 60 °CTc: 15 → 115 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT95 °C75 °C30 °C50 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 450 kW. Le fluide chaud se refroidit de 95 à 75 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 50 °C. Le coefficient global d’échange vaut 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 450 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 95 → 75 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT170 °C95 °C25 °C70 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 160 kW. Le fluide chaud se refroidit de 170 à 95 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 70 °C. Le coefficient global d’échange vaut 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 160 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 170 → 95 °CTc: 25 → 70 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT100 °C35 °C23,94 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 100 à 35 °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 = 200 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 35 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT80 °C30 °C39,9 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 80 à 30 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 10 °C. Avec U = 1500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 80 → 30 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 34,76 K
  2. 2. ΔTlm = 47,46 K
  3. 3. A = 21,5 m²
  4. 4. A = 11,72 m²
  5. 5. A = 8,906 m²
  6. 6. A = 1,442 m²

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