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
longueurT115 °C95 °C75 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 4 m² et un coefficient global d’échange de 800 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 115 à 95 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 75 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 4 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 115 → 95 °CTc: 15 → 75 °C
Q̇ = kW
2.Facile
longueurT140 °C90 °C130 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 140 à 90 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 10 à 130 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 140 → 90 °CTc: 10 → 130 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT80 °C65 °C30 °C45 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 320 kW. Le fluide chaud se refroidit de 80 à 65 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 45 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 320 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 80 → 65 °CTc: 30 → 45 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT170 °C75 °C85 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 310 kW. Le fluide chaud se refroidit de 170 à 75 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 85 °C. Le coefficient global d’échange vaut 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 310 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 170 → 75 °CTc: 10 → 85 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT145 °C55 °C18,25 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 145 à 55 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 3 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 10 °C. Avec U = 1500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 55 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT105 °C70 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à tubes concentriques à contre-courant, de l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) circule dans le tube intérieur et se refroidit de 105 à 70 °C. L’eau (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circulant dans l’espace annulaire entre à 20 °C. Le tube intérieur a un diamètre de 20 mm, et U = 200 W/(m²·K) est rapporté à ce diamètre. Trouvez la longueur de tube L nécessaire.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 70 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 20 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 184,7 kW
  2. 2. ΔTlm = 33,66 K
  3. 3. A = 12,22 m²
  4. 4. A = 20,79 m²
  5. 5. A = 0,8741 m²
  6. 6. L = 46,08 m

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