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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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
longueurT160 °C50 °C80 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 160 à 50 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 80 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 160 → 50 °CTc: 15 → 80 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT115 °C80 °C100 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 115 à 80 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 100 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 115 → 80 °CTc: 15 → 100 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT165 °C140 °C25 °C110 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 380 kW. Le fluide chaud se refroidit de 165 à 140 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 110 °C. Le coefficient global d’échange vaut 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 380 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 165 → 140 °CTc: 25 → 110 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT165 °C65 °C95 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant transfère 360 kW. Sa surface d’échange est de 2 m². Le fluide chaud se refroidit de 165 à 65 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 95 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 360 kWA = 2 m²Th: 165 → 65 °CTc: 10 → 95 °C
U = W/(m²·K)
5.Difficile
longueurT180 °C110 °C71,87 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 180 à 110 °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 = 500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 180 → 110 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT135 °C??20 °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 135 °C et le fluide froid à 20 °C. L’échangeur a A = 3 m² et U = 300 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud Th,out.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 135 °CTc,in = 20 °CA = 3 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 54,43 K
  2. 2. ΔTlm = 34,1 K
  3. 3. A = 17,74 m²
  4. 4. U = 2894 W/(m²·K)
  5. 5. A = 5,623 m²
  6. 6. Th,out = 108,5 °C

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