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
longueurT100 °C60 °C80 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 100 à 60 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 30 à 80 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 100 → 60 °CTc: 30 → 80 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT140 °C40 °C45 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 140 à 40 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 20 à 45 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 140 → 40 °CTc: 20 → 45 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT125 °C35 °C105 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 140 kW. Le fluide chaud se refroidit de 125 à 35 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 105 °C. Le coefficient global d’échange vaut 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 140 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 125 → 35 °CTc: 10 → 105 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT80 °C55 °C10 °C35 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur de chaleur à co-courant transfère 310 kW. Sa surface d’échange est de 10 m². Le fluide chaud se refroidit de 80 à 55 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 35 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 310 kWA = 10 m²Th: 80 → 55 °CTc: 10 → 35 °C
U = W/(m²·K)
5.Difficile
longueurT95 °C55 °C43,4 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 95 à 55 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 3 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 30 °C. Avec U = 1000 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 95 → 55 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT105 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

De la vapeur se condense à une température constante de 105 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 6 m² et U = 2000 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 25 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

Ts = 105 °CA = 6 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 24,66 K
  2. 2. ΔTlm = 48,13 K
  3. 3. A = 12,5 m²
  4. 4. U = 776,7 W/(m²·K)
  5. 5. A = 4,577 m²
  6. 6. Tc,out = 74,27 °C

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