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
longueurT165 °C70 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 165 à 70 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,8 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 10 °C. Aucune chaleur n’est perdue vers l’extérieur. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 165 → 70 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Facile
longueurT140 °C95 °C120 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 15 m² et un coefficient global d’échange de 1500 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 140 à 95 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 120 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 15 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 140 → 95 °CTc: 20 → 120 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT135 °C110 °C30 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 460 kW. Le fluide chaud se refroidit de 135 à 110 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 30 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 460 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 135 → 110 °CTc: 20 → 30 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT120 °C105 °C20 °C90 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 500 kW. Le fluide chaud se refroidit de 120 à 105 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 90 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 500 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 120 → 105 °CTc: 20 → 90 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT120 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

De la vapeur se condense à une température constante de 120 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 8 m² et U = 2000 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (2 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 = 120 °CA = 8 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
6.Difficile
longueurT115 °C90 °C44,94 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 115 à 90 °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 = 500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 115 → 90 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. Tc,out = 75,34 °C
  2. 2. Q̇ = 936,3 kW
  3. 3. A = 4,727 m²
  4. 4. A = 13,95 m²
  5. 5. Tc,out = 104,5 °C
  6. 6. A = 3,704 m²

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