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
longueurT125 °C85 °C65 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 1,5 m² et un coefficient global d’échange de 200 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 125 à 85 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 65 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 1,5 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 125 → 85 °CTc: 20 → 65 °C
Q̇ = kW
2.Facile
longueurT150 °C60 °C?25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 150 à 60 °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. Aucune chaleur n’est perdue vers l’extérieur. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 150 → 60 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.Moyen
longueurT155 °C95 °C65 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 70 kW. Le fluide chaud se refroidit de 155 à 95 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 65 °C. Le coefficient global d’échange vaut 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 70 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 155 → 95 °CTc: 30 → 65 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT180 °C105 °C70 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 430 kW. Le fluide chaud se refroidit de 180 à 105 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 70 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,95, et U = 1000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 430 kWF = 0,95U = 1000 W/(m²·K)Th: 180 → 105 °CTc: 30 → 70 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT120 °C??30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur de chaleur à contre-courant, les deux fluides ont le même débit de capacité thermique, ṁ·cp = 3 kW/K. Le fluide chaud entre à 120 °C et le fluide froid à 30 °C. L’échangeur a A = 4 m² et U = 800 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud Th,out.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 120 °CTc,in = 30 °CA = 4 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difficile
longueurT155 °C??10 °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 155 °C et le fluide froid à 10 °C. L’échangeur a A = 1,5 m² et U = 300 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 155 °CTc,in = 10 °CA = 1,5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 18,74 kW
  2. 2. Tc,out = 78,83 °C
  3. 3. A = 4,556 m²
  4. 4. A = 4,953 m²
  5. 5. Th,out = 73,55 °C
  6. 6. Th,out = 86,32 °C

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