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
longueurT130 °C105 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 130 à 105 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 55 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 130 → 105 °CTc: 15 → 55 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT160 °C60 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 160 à 60 °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. Aucune chaleur n’est perdue vers l’extérieur. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 160 → 60 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
3.Moyen
longueurT155 °C50 °C60 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 380 kW. Le fluide chaud se refroidit de 155 à 50 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 60 °C. Le coefficient global d’échange vaut 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 380 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 155 → 50 °CTc: 10 → 60 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT145 °C130 °C30 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 420 kW. Le fluide chaud se refroidit de 145 à 130 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 30 °C. Le coefficient global d’échange vaut 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 420 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 145 → 130 °CTc: 10 → 30 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT105 °C60 °C63,91 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 105 à 60 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 30 °C. Avec U = 200 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 60 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT130 °C30 °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 1,5 m² et U = 1000 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 30 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

Ts = 130 °CA = 1,5 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 82,27 K
  2. 2. Tc,out = 74,81 °C
  3. 3. A = 11,95 m²
  4. 4. A = 17,88 m²
  5. 5. A = 20,1 m²
  6. 6. Tc,out = 60,15 °C

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