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
longueurT170 °C75 °C150 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 170 à 75 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 10 à 150 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 170 → 75 °CTc: 10 → 150 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT135 °C30 °C65 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 135 à 30 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 65 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 135 → 30 °CTc: 15 → 65 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT130 °C70 °C105 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 60 kW. Le fluide chaud se refroidit de 130 à 70 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 105 °C. Le coefficient global d’échange vaut 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 60 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 130 → 70 °CTc: 25 → 105 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT155 °C120 °C15 °C100 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 430 kW. Le fluide chaud se refroidit de 155 à 120 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 100 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 430 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 155 → 120 °CTc: 15 → 100 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT120 °C75 °C42,94 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 120 à 75 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 25 °C. Avec U = 800 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 120 → 75 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT145 °C80 °C101,5 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 145 à 80 °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 = 1500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 80 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 38,18 K
  2. 2. ΔTlm = 35,7 K
  3. 3. A = 5,878 m²
  4. 4. A = 4,649 m²
  5. 5. A = 2,248 m²
  6. 6. A = 4,272 m²

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