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.

Nouvelle ficheS’entraîner en ligne avec indices

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
longueurT110 °C60 °C70 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 110 à 60 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 10 à 70 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 110 → 60 °CTc: 10 → 70 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT155 °C100 °C30 °C65 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 155 à 100 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 30 à 65 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 155 → 100 °CTc: 30 → 65 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT100 °C20 °C65 °CΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

Dans un condenseur, de la vapeur se condense à une température constante de 100 °C à l’extérieur des tubes. L’eau de refroidissement (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circule dans les tubes et se réchauffe de 20 à 65 °C. Le coefficient global d’échange vaut 2500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Ts = 100 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 65 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Moyen
longueurT90 °C50 °C75 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 460 kW. Le fluide chaud se refroidit de 90 à 50 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 75 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,92, et U = 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 460 kWF = 0,92U = 800 W/(m²·K)Th: 90 → 50 °CTc: 20 → 75 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT120 °C95 °C22,56 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 120 à 95 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 10 °C. Avec U = 1000 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 120 → 95 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT100 °C70 °C47,94 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 100 à 70 °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 = 1500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 70 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 44,81 K
  2. 2. ΔTlm = 70,7 K
  3. 3. A = 5,529 m²
  4. 4. A = 28,88 m²
  5. 5. A = 0,5764 m²
  6. 6. A = 1,639 m²

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