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
longueurT155 °C115 °C115 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 155 à 115 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 25 à 115 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 155 → 115 °CTc: 25 → 115 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT155 °C90 °C95 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 1 m² et un coefficient global d’échange de 200 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 155 à 90 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 95 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 1 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 155 → 90 °CTc: 20 → 95 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT130 °C20 °C100 °CΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

Dans un condenseur, de la vapeur se condense à une température constante de 130 °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 100 °C. Le coefficient global d’échange vaut 2500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Ts = 130 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 100 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Moyen
longueurT135 °C105 °C50 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 30 kW. Le fluide chaud se refroidit de 135 à 105 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 50 °C. Le coefficient global d’échange vaut 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 30 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 135 → 105 °CTc: 10 → 50 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT130 °C40 °C55,22 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 130 à 40 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 2 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 = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 40 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT150 °C115 °C25,47 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 150 à 115 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 3 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 = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 150 → 115 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 61,66 K
  2. 2. Q̇ = 12,97 kW
  3. 3. A = 8,69 m²
  4. 4. A = 1,112 m²
  5. 5. A = 5,14 m²
  6. 6. A = 0,7825 m²

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