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
longueurT140 °C25 °C85 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 4 m² et un coefficient global d’échange de 1000 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 140 à 25 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 85 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 4 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 140 → 25 °CTc: 10 → 85 °C
Q̇ = kW
2.Facile
longueurT150 °C100 °C30 °C65 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 150 à 100 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 30 à 65 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔTlm.

Th: 150 → 100 °CTc: 30 → 65 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT160 °C90 °C75 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant transfère 210 kW. Sa surface d’échange est de 6 m². Le fluide chaud se refroidit de 160 à 90 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 75 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 210 kWA = 6 m²Th: 160 → 90 °CTc: 20 → 75 °C
U = W/(m²·K)
4.Moyen
longueurT125 °C95 °C80 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 180 kW. Le fluide chaud se refroidit de 125 à 95 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 80 °C. Le coefficient global d’échange vaut 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 180 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 125 → 95 °CTc: 25 → 80 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT85 °C45 °C47,01 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 85 à 45 °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 = 800 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 85 → 45 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT145 °C80 °C68,88 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 145 à 80 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 30 °C. Avec U = 1500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 145 → 80 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 123,1 kW
  2. 2. ΔTlm = 68,99 K
  3. 3. U = 453 W/(m²·K)
  4. 4. A = 6,362 m²
  5. 5. A = 8,203 m²
  6. 6. A = 0,8716 m²

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