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

Dans un échangeur de chaleur, 0,3 kg/s de éthanol (cp = 2,44 kJ/(kg·K)) sont chauffés de 30 à 80 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 0,3 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 30 → 80 °C
Q̇ = kW
2.Facile
longueurT80 °C55 °C45 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 80 à 55 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 30 à 45 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 80 → 55 °CTc: 30 → 45 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT105 °C50 °C15 °C40 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur de chaleur à co-courant transfère 430 kW. Sa surface d’échange est de 8 m². Le fluide chaud se refroidit de 105 à 50 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 40 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 430 kWA = 8 m²Th: 105 → 50 °CTc: 15 → 40 °C
U = W/(m²·K)
4.Moyen
longueurT105 °C80 °C45 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 370 kW. Le fluide chaud se refroidit de 105 à 80 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 45 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 370 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 105 → 80 °CTc: 10 → 45 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT150 °C125 °C16,28 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 150 à 125 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 2 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 10 °C. Avec U = 200 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 150 → 125 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT80 °C55 °C23,76 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 80 à 55 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 2 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 10 °C. Avec U = 500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 80 → 55 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 36,6 kW
  2. 2. ΔTlm = 29,72 K
  3. 3. U = 1476 W/(m²·K)
  4. 4. A = 5,704 m²
  5. 5. A = 2,115 m²
  6. 6. A = 4,562 m²

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