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.

Pour les enseignants : gratuite à imprimer, copier et utiliser en classe. Chaque nouvelle fiche a de nouvelles valeurs et son propre corrigé. Un lien vers ExamProblems sur la page de votre cours est apprécié.

Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
longueurT165 °C125 °C20 °C40 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 165 à 125 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 20 à 40 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 165 → 125 °CTc: 20 → 40 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT165 °C125 °C?25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 165 à 125 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,8 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 = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 165 → 125 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.Moyen
longueurT155 °C135 °C25 °C95 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur de chaleur à co-courant transfère 200 kW. Sa surface d’échange est de 5 m². Le fluide chaud se refroidit de 155 à 135 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 95 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 200 kWA = 5 m²Th: 155 → 135 °CTc: 25 → 95 °C
U = W/(m²·K)
4.Moyen
longueurT85 °C60 °C15 °C25 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur de chaleur à co-courant transfère 260 kW. Sa surface d’échange est de 10 m². Le fluide chaud se refroidit de 85 à 60 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 25 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 260 kWA = 10 m²Th: 85 → 60 °CTc: 15 → 25 °C
U = W/(m²·K)
5.Difficile
longueurT80 °C50 °C31,51 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 80 à 50 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 15 °C. Avec U = 1000 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 80 → 50 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT105 °C75 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur à tubes concentriques à co-courant, de l’huile chaude (0,8 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) circule dans le tube intérieur et se refroidit de 105 à 75 °C. L’eau (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circulant dans l’espace annulaire entre à 25 °C. Le tube intérieur a un diamètre de 32 mm, et U = 300 W/(m²·K) est rapporté à ce diamètre. Trouvez la longueur de tube L nécessaire.

ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 105 → 75 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 25 °CD = 32 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 112,3 K
  2. 2. Tc,out = 80,02 °C
  3. 3. U = 523,8 W/(m²·K)
  4. 4. U = 514,9 W/(m²·K)
  5. 5. A = 1,667 m²
  6. 6. L = 36,26 m

Corrigés complets pas à pas : entraînez-vous sur ce thème sur examproblems.com.