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
longueurT105 °C50 °C40 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 15 m² et un coefficient global d’échange de 1500 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 105 à 50 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 40 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 15 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 105 → 50 °CTc: 30 → 40 °C
Q̇ = kW
2.Facile

Dans un échangeur de chaleur, 1,2 kg/s de mélange glycolé (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) sont chauffés de 10 à 50 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 1,2 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 10 → 50 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT120 °C25 °C50 °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 (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circule dans les tubes et se réchauffe de 25 à 50 °C. Le coefficient global d’échange vaut 2500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Ts = 120 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 50 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Moyen
longueurT170 °C35 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 360 kW. Le fluide chaud se refroidit de 170 à 35 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 55 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 360 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 170 → 35 °CTc: 15 → 55 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT160 °C115 °C41,91 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 160 à 115 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 15 °C. Avec U = 200 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 160 → 115 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT120 °C50 °C71,89 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 120 à 50 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 25 °C. Avec U = 500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 120 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 859 kW
  2. 2. Q̇ = 172,8 kW
  3. 3. A = 0,2553 m²
  4. 4. A = 4,419 m²
  5. 5. A = 2,585 m²
  6. 6. A = 16,66 m²

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