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
longueurT135 °C75 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 135 à 75 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 20 °C. Aucune chaleur n’est perdue vers l’extérieur. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 75 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
2.Facile

Dans un échangeur de chaleur, 1 kg/s de mélange glycolé (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) sont refroidis de 110 à 90 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 1 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 110 → 90 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT175 °C40 °C40 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 60 kW. Le fluide chaud se refroidit de 175 à 40 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 40 °C. Le coefficient global d’échange vaut 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 60 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 175 → 40 °CTc: 15 → 40 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT90 °C75 °C55 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 220 kW. Le fluide chaud se refroidit de 90 à 75 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 55 °C. Le coefficient global d’échange vaut 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 220 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 90 → 75 °CTc: 25 → 55 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT175 °C60 °C93,28 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 175 à 60 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 2 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 30 °C. Avec U = 200 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 175 → 60 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT120 °C100 °C63,01 °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 0,5 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 = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 120 → 100 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. Tc,out = 80,29 °C
  2. 2. Q̇ = 72 kW
  3. 3. A = 1,84 m²
  4. 4. A = 17,44 m²
  5. 5. A = 51,25 m²
  6. 6. A = 2,181 m²

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