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
longueurT95 °C40 °C50 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 6 m² et un coefficient global d’échange de 1500 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 95 à 40 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 50 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 6 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 95 → 40 °CTc: 20 → 50 °C
Q̇ = kW
2.Facile

Dans un échangeur de chaleur, 1,5 kg/s de huile légère (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) sont chauffés de 20 à 60 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 1,5 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 20 → 60 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT105 °C50 °C45 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 160 kW. Le fluide chaud se refroidit de 105 à 50 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 45 °C. Le coefficient global d’échange vaut 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 160 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 105 → 50 °CTc: 30 → 45 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT175 °C70 °C60 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 440 kW. Le fluide chaud se refroidit de 175 à 70 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 60 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,8, et U = 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 440 kWF = 0,8U = 800 W/(m²·K)Th: 175 → 70 °CTc: 30 → 60 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT140 °C30 °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 2 m² et U = 2000 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 30 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

Ts = 140 °CA = 2 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.Difficile
longueurT140 °C60 °C39,67 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 140 à 60 °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 = 300 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 140 → 60 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 277,5 kW
  2. 2. Q̇ = 126 kW
  3. 3. A = 21,97 m²
  4. 4. A = 9,68 m²
  5. 5. Tc,out = 60,04 °C
  6. 6. A = 9,887 m²

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