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
longueurT85 °C60 °C35 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 85 à 60 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 35 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 85 → 60 °CTc: 15 → 35 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT125 °C85 °C105 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 125 à 85 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 105 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 125 → 85 °CTc: 15 → 105 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT170 °C115 °C110 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant transfère 280 kW. Sa surface d’échange est de 2,5 m². Le fluide chaud se refroidit de 170 à 115 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 110 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 280 kWA = 2,5 m²Th: 170 → 115 °CTc: 15 → 110 °C
U = W/(m²·K)
4.Moyen
longueurT120 °C10 °C85 °CΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

Dans un condenseur, de la vapeur se condense à une température constante de 120 °C à l’extérieur des tubes. L’eau de refroidissement (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circule dans les tubes et se réchauffe de 10 à 85 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Ts = 120 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 85 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
5.Difficile
longueurT155 °C135 °C30,05 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 155 à 135 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 20 °C. Avec U = 300 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 135 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT125 °C70 °C50,26 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 125 à 70 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 20 °C. Avec U = 1000 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 70 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 47,46 K
  2. 2. ΔTlm = 39,91 K
  3. 3. U = 1430 W/(m²·K)
  4. 4. A = 7,18 m²
  5. 5. A = 1,751 m²
  6. 6. A = 1,028 m²

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