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 35 à 65 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 0,3 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 35 → 65 °C
Q̇ = kW
2.Facile
longueurT95 °C50 °C30 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 95 à 50 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 30 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 95 → 50 °CTc: 15 → 30 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT110 °C95 °C25 °C55 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 430 kW. Le fluide chaud se refroidit de 110 à 95 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 55 °C. Le coefficient global d’échange vaut 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 430 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 110 → 95 °CTc: 25 → 55 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT85 °C50 °C65 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 370 kW. Le fluide chaud se refroidit de 85 à 50 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 65 °C. Le coefficient global d’échange vaut 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 370 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 85 → 50 °CTc: 15 → 65 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT100 °C60 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à tubes concentriques à contre-courant, de l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) circule dans le tube intérieur et se refroidit de 100 à 60 °C. L’eau (0,8 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circulant dans l’espace annulaire entre à 10 °C. Le tube intérieur a un diamètre de 25 mm, et U = 150 W/(m²·K) est rapporté à ce diamètre. Trouvez la longueur de tube L nécessaire.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 60 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 10 °CD = 25 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Difficile
longueurT145 °C55 °C76,03 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 145 à 55 °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 = 1000 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 55 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 21,96 kW
  2. 2. ΔTlm = 48,46 K
  3. 3. A = 36,01 m²
  4. 4. A = 27,61 m²
  5. 5. L = 56,84 m
  6. 6. A = 7,375 m²

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