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
longueurT95 °C70 °C80 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 95 à 70 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 25 à 80 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 95 → 70 °CTc: 25 → 80 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT145 °C120 °C15 °C50 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 145 à 120 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 15 à 50 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 145 → 120 °CTc: 15 → 50 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT150 °C115 °C85 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 220 kW. Le fluide chaud se refroidit de 150 à 115 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 85 °C. Le coefficient global d’échange vaut 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 220 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 150 → 115 °CTc: 20 → 85 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT90 °C45 °C45 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 400 kW. Le fluide chaud se refroidit de 90 à 45 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 45 °C. Le coefficient global d’échange vaut 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 400 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 90 → 45 °CTc: 15 → 45 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT90 °C60 °C25,07 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 90 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 10 °C. Avec U = 1500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 90 → 60 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT100 °C75 °C28,76 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 100 à 75 °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 = 200 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 75 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 27,31 K
  2. 2. ΔTlm = 96,92 K
  3. 3. A = 13,91 m²
  4. 4. A = 54,06 m²
  5. 5. A = 1,103 m²
  6. 6. A = 6,588 m²

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