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
longueurT140 °C80 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 140 à 80 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 3 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 20 °C. Aucune chaleur n’est perdue vers l’extérieur. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 140 → 80 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
2.Facile
longueurT85 °C30 °C40 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 85 à 30 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 40 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 85 → 30 °CTc: 15 → 40 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT175 °C60 °C25 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant transfère 70 kW. Sa surface d’échange est de 2,5 m². Le fluide chaud se refroidit de 175 à 60 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 25 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 70 kWA = 2,5 m²Th: 175 → 60 °CTc: 15 → 25 °C
U = W/(m²·K)
4.Moyen
longueurT175 °C80 °C140 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant transfère 380 kW. Sa surface d’échange est de 25 m². Le fluide chaud se refroidit de 175 à 80 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 140 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 380 kWA = 25 m²Th: 175 → 80 °CTc: 25 → 140 °C
U = W/(m²·K)
5.Difficile
longueurT105 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

De la vapeur se condense à une température constante de 105 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 4 m² et U = 2500 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 20 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

Ts = 105 °CA = 4 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.Difficile
longueurT100 °C??10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur de chaleur à contre-courant, les deux fluides ont le même débit de capacité thermique, ṁ·cp = 4 kW/K. Le fluide chaud entre à 100 °C et le fluide froid à 10 °C. L’échangeur a A = 5 m² et U = 500 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud Th,out.

Ch = Cc = 4 kW/KTh,in = 100 °CTc,in = 10 °CA = 5 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

Corrigé

  1. 1. Tc,out = 30,05 °C
  2. 2. ΔTlm = 27,31 K
  3. 3. U = 321,1 W/(m²·K)
  4. 4. U = 343,5 W/(m²·K)
  5. 5. Tc,out = 79,3 °C
  6. 6. Th,out = 65,38 °C

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