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.

Pour les enseignants : gratuite à imprimer, copier et utiliser en classe. Chaque nouvelle fiche a de nouvelles valeurs et son propre corrigé. Un lien vers ExamProblems sur la page de votre cours est apprécié.

Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
longueurT120 °C70 °C10 °C20 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 120 à 70 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 10 à 20 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 120 → 70 °CTc: 10 → 20 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT130 °C110 °C60 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 130 à 110 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 20 à 60 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 130 → 110 °CTc: 20 → 60 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT105 °C25 °C95 °CΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

Dans un condenseur, de la vapeur se condense à une température constante de 105 °C à l’extérieur des tubes. L’eau de refroidissement (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circule dans les tubes et se réchauffe de 25 à 95 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Ts = 105 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 95 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.Moyen
longueurT120 °C75 °C10 °C40 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 280 kW. Le fluide chaud se refroidit de 120 à 75 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 40 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 280 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 120 → 75 °CTc: 10 → 40 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT175 °C75 °C42,51 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 175 à 75 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 3 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 15 °C. Avec U = 1000 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 175 → 75 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT95 °C75 °C60,89 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 95 à 75 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 25 °C. Avec U = 1500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 95 → 75 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 76,1 K
  2. 2. ΔTlm = 79,58 K
  3. 3. A = 8,692 m²
  4. 4. A = 4,275 m²
  5. 5. A = 3,77 m²
  6. 6. A = 1,203 m²

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