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
longueurT160 °C100 °C25 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 160 à 100 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 25 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 160 → 100 °CTc: 15 → 25 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT130 °C100 °C80 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 130 à 100 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 30 à 80 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 130 → 100 °CTc: 30 → 80 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT145 °C100 °C20 °C90 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur de chaleur à co-courant transfère 500 kW. Sa surface d’échange est de 8 m². Le fluide chaud se refroidit de 145 à 100 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 90 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 500 kWA = 8 m²Th: 145 → 100 °CTc: 20 → 90 °C
U = W/(m²·K)
4.Moyen
longueurT145 °C35 °C110 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 90 kW. Le fluide chaud se refroidit de 145 à 35 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 110 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 90 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 145 → 35 °CTc: 15 → 110 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT85 °C50 °C34,4 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 85 à 50 °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 = 800 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 85 → 50 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT105 °C70 °C35,93 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 105 à 70 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 2 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 15 °C. Avec U = 1500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 105 → 70 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 108,1 K
  2. 2. ΔTlm = 59,44 K
  3. 3. U = 1373 W/(m²·K)
  4. 4. A = 2,238 m²
  5. 5. A = 1,393 m²
  6. 6. A = 1,889 m²

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