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
longueurT170 °C100 °C10 °C55 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 170 à 100 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 10 à 55 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 170 → 100 °CTc: 10 → 55 °C
ΔTlm = K
2.Facile

Dans un échangeur de chaleur, 1,5 kg/s de eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) sont chauffés de 35 à 55 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 35 → 55 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT120 °C85 °C30 °C75 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur de chaleur à co-courant transfère 240 kW. Sa surface d’échange est de 8 m². Le fluide chaud se refroidit de 120 à 85 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 75 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 240 kWA = 8 m²Th: 120 → 85 °CTc: 30 → 75 °C
U = W/(m²·K)
4.Moyen
longueurT155 °C105 °C50 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 460 kW. Le fluide chaud se refroidit de 155 à 105 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 50 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 460 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 155 → 105 °CTc: 15 → 50 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT100 °C75 °C37,56 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 100 à 75 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 25 °C. Avec U = 200 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 75 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT170 °C40 °C63,54 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 170 à 40 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 20 °C. Avec U = 300 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 170 → 40 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 90,66 K
  2. 2. Q̇ = 125,4 kW
  3. 3. U = 824 W/(m²·K)
  4. 4. A = 5,909 m²
  5. 5. A = 2,344 m²
  6. 6. A = 17,6 m²

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