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.

Pour les enseignants : gratuite à imprimer, copier et utiliser en classe. Chaque nouvelle fiche a de nouvelles valeurs et son propre corrigé. Un lien vers ExamProblems sur la page de votre cours est apprécié.

Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
longueurT170 °C155 °C20 °C150 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 170 à 155 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 20 à 150 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 170 → 155 °CTc: 20 → 150 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT175 °C95 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 175 à 95 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,8 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 20 °C. Aucune chaleur n’est perdue vers l’extérieur. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 175 → 95 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.Moyen
longueurT165 °C115 °C55 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 380 kW. Le fluide chaud se refroidit de 165 à 115 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 55 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 380 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 165 → 115 °CTc: 10 → 55 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT170 °C85 °C25 °C60 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 270 kW. Le fluide chaud se refroidit de 170 à 85 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 60 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 270 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 170 → 85 °CTc: 25 → 60 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT110 °C60 °C67,68 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 110 à 60 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 30 °C. Avec U = 500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 110 → 60 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT100 °C55 °C94,28 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 100 à 55 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 20 °C. Avec U = 1000 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 55 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 42,63 K
  2. 2. Tc,out = 70,24 °C
  3. 3. A = 2,357 m²
  4. 4. A = 4,944 m²
  5. 5. A = 8,797 m²
  6. 6. A = 9,606 m²

Corrigés complets pas à pas : entraînez-vous sur ce thème sur examproblems.com.