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
longueurT180 °C75 °C75 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 180 à 75 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 10 à 75 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 180 → 75 °CTc: 10 → 75 °C
ΔTlm = K
2.Facile

Dans un échangeur de chaleur, 1,5 kg/s de mélange glycolé (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) sont refroidis de 120 à 35 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 1,5 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 120 → 35 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT90 °C55 °C55 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 490 kW. Le fluide chaud se refroidit de 90 à 55 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 55 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 490 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 90 → 55 °CTc: 25 → 55 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT145 °C85 °C25 °C35 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 170 kW. Le fluide chaud se refroidit de 145 à 85 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 35 °C. Le coefficient global d’échange vaut 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 170 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 145 → 85 °CTc: 25 → 35 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT180 °C55 °C43,69 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 180 à 55 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 2 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 25 °C. Avec U = 1000 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 180 → 55 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT95 °C70 °C28,76 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 95 à 70 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 15 °C. Avec U = 500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 95 → 70 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 83,41 K
  2. 2. Q̇ = 459 kW
  3. 3. A = 18,88 m²
  4. 4. A = 2,658 m²
  5. 5. A = 2,225 m²
  6. 6. A = 2,854 m²

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