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
longueurT85 °C55 °C70 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 15 m² et un coefficient global d’échange de 1500 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 85 à 55 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 70 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 15 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 85 → 55 °CTc: 30 → 70 °C
Q̇ = kW
2.Facile
longueurT115 °C90 °C10 °C85 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 115 à 90 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 10 à 85 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 115 → 90 °CTc: 10 → 85 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT170 °C85 °C145 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 330 kW. Le fluide chaud se refroidit de 170 à 85 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 145 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 330 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 170 → 85 °CTc: 15 → 145 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT155 °C110 °C25 °C35 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 120 kW. Le fluide chaud se refroidit de 155 à 110 °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 = 120 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 155 → 110 °CTc: 25 → 35 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT180 °C110 °C48,44 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 180 à 110 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 3 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 25 °C. Avec U = 1000 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 180 → 110 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT100 °C??25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur de chaleur à contre-courant, les deux fluides ont le même débit de capacité thermique, ṁ·cp = 1,5 kW/K. Le fluide chaud entre à 100 °C et le fluide froid à 25 °C. L’échangeur a A = 1,5 m² et U = 500 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 100 °CTc,in = 25 °CA = 1,5 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 440,5 kW
  2. 2. ΔTlm = 32,85 K
  3. 3. A = 9,438 m²
  4. 4. A = 2,4 m²
  5. 5. A = 2,758 m²
  6. 6. Th,out = 75 °C

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