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
longueurT150 °C100 °C65 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 3 m² et un coefficient global d’échange de 800 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 150 à 100 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 65 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 3 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 150 → 100 °CTc: 25 → 65 °C
Q̇ = kW
2.Facile
longueurT130 °C100 °C65 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 130 à 100 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 10 à 65 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 130 → 100 °CTc: 10 → 65 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT160 °C130 °C10 °C25 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 140 kW. Le fluide chaud se refroidit de 160 à 130 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 25 °C. Le coefficient global d’échange vaut 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 140 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 160 → 130 °CTc: 10 → 25 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT90 °C45 °C80 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 440 kW. Le fluide chaud se refroidit de 90 à 45 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 80 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 440 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 90 → 45 °CTc: 30 → 80 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT80 °C50 °C42,38 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 80 à 50 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 2 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 30 °C. Avec U = 800 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 80 → 50 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT120 °C100 °C33,4 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 120 à 100 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 20 °C. Avec U = 300 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 120 → 100 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 191,7 kW
  2. 2. ΔTlm = 76,82 K
  3. 3. A = 5,548 m²
  4. 4. A = 44,6 m²
  5. 5. A = 4,639 m²
  6. 6. A = 3,363 m²

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