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
longueurT80 °C65 °C15 °C60 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 80 à 65 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 15 à 60 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 80 → 65 °CTc: 15 → 60 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT165 °C105 °C15 °C55 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 165 à 105 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 15 à 55 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 165 → 105 °CTc: 15 → 55 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT125 °C85 °C30 °C45 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur de chaleur à co-courant transfère 230 kW. Sa surface d’échange est de 2 m². Le fluide chaud se refroidit de 125 à 85 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 45 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 230 kWA = 2 m²Th: 125 → 85 °CTc: 30 → 45 °C
U = W/(m²·K)
4.Moyen
longueurT115 °C85 °C25 °C65 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 90 kW. Le fluide chaud se refroidit de 115 à 85 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 65 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 90 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 115 → 85 °CTc: 25 → 65 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT110 °C85 °C30,63 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 110 à 85 °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 = 800 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 110 → 85 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT115 °C??10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur de chaleur à contre-courant, les deux fluides ont le même débit de capacité thermique, ṁ·cp = 2 kW/K. Le fluide chaud entre à 115 °C et le fluide froid à 10 °C. L’échangeur a A = 3 m² et U = 300 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud Th,out.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 115 °CTc,in = 10 °CA = 3 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 23,39 K
  2. 2. ΔTlm = 91,02 K
  3. 3. U = 1809 W/(m²·K)
  4. 4. A = 1,934 m²
  5. 5. A = 1,397 m²
  6. 6. Th,out = 82,41 °C

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