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

Dans un échangeur de chaleur, 0,3 kg/s de mélange glycolé (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) sont chauffés de 35 à 60 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 0,3 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 35 → 60 °C
Q̇ = kW
2.Facile
longueurT85 °C70 °C60 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 85 à 70 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 10 à 60 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 85 → 70 °CTc: 10 → 60 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT165 °C115 °C10 °C55 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 290 kW. Le fluide chaud se refroidit de 165 à 115 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 55 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 290 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 165 → 115 °CTc: 10 → 55 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT175 °C155 °C10 °C60 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 50 kW. Le fluide chaud se refroidit de 175 à 155 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 60 °C. Le coefficient global d’échange vaut 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 50 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 175 → 155 °CTc: 10 → 60 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT85 °C??20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur de chaleur à contre-courant, les deux fluides ont le même débit de capacité thermique, ṁ·cp = 0,5 kW/K. Le fluide chaud entre à 85 °C et le fluide froid à 20 °C. L’échangeur a A = 4 m² et U = 200 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 85 °CTc,in = 20 °CA = 4 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difficile
longueurT135 °C110 °C24,17 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 135 à 110 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 15 °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: 135 → 110 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 27 kW
  2. 2. ΔTlm = 39,98 K
  3. 3. A = 3,621 m²
  4. 4. A = 1,972 m²
  5. 5. Th,out = 45 °C
  6. 6. A = 1,866 m²

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