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
longueurT165 °C145 °C155 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 165 à 145 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 10 à 155 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 165 → 145 °CTc: 10 → 155 °C
ΔTlm = K
2.Facile

Dans un échangeur de chaleur, 3 kg/s de mélange glycolé (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) sont chauffés de 20 à 45 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 3 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 20 → 45 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT80 °C50 °C15 °C35 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 360 kW. Le fluide chaud se refroidit de 80 à 50 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 35 °C. Le coefficient global d’échange vaut 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 360 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 80 → 50 °CTc: 15 → 35 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT90 °C45 °C80 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 110 kW. Le fluide chaud se refroidit de 90 à 45 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 80 °C. Le coefficient global d’échange vaut 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 110 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 90 → 45 °CTc: 15 → 80 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT150 °C??25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur de chaleur à contre-courant, les deux fluides ont le même débit de capacité thermique, ṁ·cp = 0,5 kW/K. Le fluide chaud entre à 150 °C et le fluide froid à 25 °C. L’échangeur a A = 4 m² et U = 300 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 150 °CTc,in = 25 °CA = 4 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difficile
longueurT120 °C100 °C41 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,3 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 30 °C. Avec U = 300 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 120 → 100 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 48,03 K
  2. 2. Q̇ = 270 kW
  3. 3. A = 35,19 m²
  4. 4. A = 12,08 m²
  5. 5. Th,out = 61,76 °C
  6. 6. A = 3,091 m²

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