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
longueurT135 °C60 °C30 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 1,5 m² et un coefficient global d’échange de 1500 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 135 à 60 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 30 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 1,5 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 135 → 60 °CTc: 20 → 30 °C
Q̇ = kW
2.Facile
longueurT85 °C35 °C35 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 5 m² et un coefficient global d’échange de 300 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 85 à 35 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 35 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 5 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 85 → 35 °CTc: 15 → 35 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT110 °C80 °C75 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 90 kW. Le fluide chaud se refroidit de 110 à 80 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 75 °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: 110 → 80 °CTc: 30 → 75 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT95 °C65 °C65 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 30 kW. Le fluide chaud se refroidit de 95 à 65 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 65 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 30 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 95 → 65 °CTc: 10 → 65 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT140 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

De la vapeur se condense à une température constante de 140 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 1,5 m² et U = 1000 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 15 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

Ts = 140 °CA = 1,5 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
6.Difficile
longueurT130 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

De la vapeur se condense à une température constante de 130 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 2 m² et U = 1000 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 25 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

Ts = 130 °CA = 2 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 151,5 kW
  2. 2. Q̇ = 49,11 kW
  3. 3. A = 2,14 m²
  4. 4. A = 0,9092 m²
  5. 5. Tc,out = 52,69 °C
  6. 6. Tc,out = 89,67 °C

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