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
longueurT135 °C60 °C40 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 135 à 60 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 10 à 40 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 135 → 60 °CTc: 10 → 40 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT105 °C70 °C30 °C65 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 105 à 70 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 30 à 65 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 105 → 70 °CTc: 30 → 65 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT160 °C140 °C105 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 580 kW. Le fluide chaud se refroidit de 160 à 140 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 105 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,88, et U = 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 580 kWF = 0,88U = 500 W/(m²·K)Th: 160 → 140 °CTc: 30 → 105 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT80 °C65 °C60 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 100 kW. Le fluide chaud se refroidit de 80 à 65 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 60 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,9, et U = 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 100 kWF = 0,9U = 800 W/(m²·K)Th: 80 → 65 °CTc: 15 → 60 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT130 °C15 °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 5 m² et U = 2000 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 15 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

Ts = 130 °CA = 5 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
6.Difficile
longueurT115 °C??25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur de chaleur à contre-courant, les deux fluides ont le même débit de capacité thermique, ṁ·cp = 3 kW/K. Le fluide chaud entre à 115 °C et le fluide froid à 25 °C. L’échangeur a A = 6 m² et U = 200 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud Th,out.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 115 °CTc,in = 25 °CA = 6 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 70,11 K
  2. 2. ΔTlm = 25,85 K
  3. 3. A = 16,61 m²
  4. 4. A = 4,242 m²
  5. 5. Tc,out = 119,5 °C
  6. 6. Th,out = 89,29 °C

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