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
longueurT140 °C120 °C115 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 140 à 120 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 10 à 115 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 140 → 120 °CTc: 10 → 115 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT110 °C40 °C15 °C35 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 110 à 40 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 15 à 35 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 110 → 40 °CTc: 15 → 35 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT95 °C60 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 430 kW. Le fluide chaud se refroidit de 95 à 60 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 45 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 430 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 95 → 60 °CTc: 25 → 45 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT110 °C85 °C90 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 350 kW. Le fluide chaud se refroidit de 110 à 85 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 90 °C. Le coefficient global d’échange vaut 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 350 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 110 → 85 °CTc: 15 → 90 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT130 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

De la vapeur se condense à une température constante de 130 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 1 m² et U = 3000 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 20 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

Ts = 130 °CA = 1 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.Difficile
longueurT130 °C95 °C92,8 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 130 à 95 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 30 °C. Avec U = 200 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 95 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 57,37 K
  2. 2. ΔTlm = 30,57 K
  3. 3. A = 12,78 m²
  4. 4. A = 17,54 m²
  5. 5. Tc,out = 76,33 °C
  6. 6. A = 13,17 m²

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