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
longueurT80 °C50 °C65 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 0,5 m² et un coefficient global d’échange de 1000 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 80 à 50 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 65 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 0,5 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 80 → 50 °CTc: 30 → 65 °C
Q̇ = kW
2.Facile
longueurT150 °C45 °C85 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 150 à 45 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 85 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 150 → 45 °CTc: 15 → 85 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT105 °C80 °C95 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 110 kW. Le fluide chaud se refroidit de 105 à 80 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 95 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 110 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 105 → 80 °CTc: 20 → 95 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT105 °C70 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 390 kW. Le fluide chaud se refroidit de 105 à 70 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 45 °C. Le coefficient global d’échange vaut 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 390 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 105 → 70 °CTc: 25 → 45 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT140 °C10 °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 = 1500 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 10 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

Ts = 140 °CA = 3 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.Difficile
longueurT120 °C75 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur à tubes concentriques à co-courant, de l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) circule dans le tube intérieur et se refroidit de 120 à 75 °C. L’eau (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circulant dans l’espace annulaire entre à 10 °C. Le tube intérieur a un diamètre de 40 mm, et U = 250 W/(m²·K) est rapporté à ce diamètre. Trouvez la longueur de tube L nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 120 → 75 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 10 °CD = 40 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 8,69 kW
  2. 2. ΔTlm = 45,27 K
  3. 3. A = 3,942 m²
  4. 4. A = 14,96 m²
  5. 5. Tc,out = 76,58 °C
  6. 6. L = 82,87 m

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