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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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
longueurT130 °C115 °C50 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 130 à 115 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 30 à 50 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 130 → 115 °CTc: 30 → 50 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT90 °C65 °C20 °C35 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 90 à 65 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 20 à 35 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 90 → 65 °CTc: 20 → 35 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT80 °C45 °C70 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 130 kW. Le fluide chaud se refroidit de 80 à 45 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 70 °C. Le coefficient global d’échange vaut 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 130 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 80 → 45 °CTc: 20 → 70 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT180 °C80 °C25 °C50 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur de chaleur à co-courant transfère 280 kW. Sa surface d’échange est de 4 m². Le fluide chaud se refroidit de 180 à 80 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 50 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 280 kWA = 4 m²Th: 180 → 80 °CTc: 25 → 50 °C
U = W/(m²·K)
5.Difficile
longueurT105 °C25 °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 25 °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 = 25 °C
Tc,out = °C
6.Difficile
longueurT170 °C110 °C32,01 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 170 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 10 °C. Avec U = 800 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 170 → 110 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 82,47 K
  2. 2. ΔTlm = 47,21 K
  3. 3. A = 39,71 m²
  4. 4. U = 919,6 W/(m²·K)
  5. 5. Tc,out = 80,81 °C
  6. 6. A = 1,462 m²

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