1.Facile
Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 80 à 50 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 30 à 55 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.
Th: 80 → 50 °CTc: 30 → 55 °C
ΔTlm = K
Fiche d’exercices de Échangeurs de chaleur (DTLM) avec corrigé
2.Facile
Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 145 à 115 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 30 à 85 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.
Th: 145 → 115 °CTc: 30 → 85 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
Un échangeur de chaleur à contre-courant transfère 110 kW. Sa surface d’échange est de 20 m². Le fluide chaud se refroidit de 160 à 80 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 45 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.
Q̇ = 110 kWA = 20 m²Th: 160 → 80 °CTc: 30 → 45 °C
U = W/(m²·K)
4.Moyen
Un échangeur à contre-courant transfère 160 kW. Le fluide chaud se refroidit de 160 à 110 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 55 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.
Q̇ = 160 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 160 → 110 °CTc: 30 → 55 °C
A = m²
5.Difficile
Dans un échangeur à tubes concentriques à contre-courant, de l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) circule dans le tube intérieur et se refroidit de 125 à 60 °C. L’eau (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circulant dans l’espace annulaire entre à 25 °C. Le tube intérieur a un diamètre de 20 mm, et U = 200 W/(m²·K) est rapporté à ce diamètre. Trouvez la longueur de tube L nécessaire.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 60 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 25 °CD = 20 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.Difficile
De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 130 à 100 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 2 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 25 °C. Avec U = 500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.
ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 100 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
Corrigé
- 1. ΔTlm = 22,41 K
- 2. ΔTlm = 63,26 K
- 3. U = 70,48 W/(m²·K)
- 4. A = 2,175 m²
- 5. L = 123,5 m
- 6. A = 1,763 m²
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