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
longueurT160 °C65 °C135 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 160 à 65 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 30 à 135 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 160 → 65 °CTc: 30 → 135 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT145 °C90 °C130 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 145 à 90 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 20 à 130 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 145 → 90 °CTc: 20 → 130 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT90 °C55 °C50 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant transfère 120 kW. Sa surface d’échange est de 15 m². Le fluide chaud se refroidit de 90 à 55 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 50 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 120 kWA = 15 m²Th: 90 → 55 °CTc: 20 → 50 °C
U = W/(m²·K)
4.Moyen
longueurT110 °C50 °C80 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 60 kW. Le fluide chaud se refroidit de 110 à 50 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 80 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 60 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 110 → 50 °CTc: 10 → 80 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT140 °C80 °C96,03 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 140 à 80 °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 = 1500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 140 → 80 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT160 °C90 °C107 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 160 à 90 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 30 °C. Avec U = 300 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 90 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 29,72 K
  2. 2. ΔTlm = 35,7 K
  3. 3. U = 213,7 W/(m²·K)
  4. 4. A = 1,151 m²
  5. 5. A = 3,921 m²
  6. 6. A = 9,514 m²

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