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
longueurT160 °C50 °C90 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 10 m² et un coefficient global d’échange de 200 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 160 à 50 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 90 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 10 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 160 → 50 °CTc: 15 → 90 °C
Q̇ = kW
2.Facile

Dans un échangeur de chaleur, 0,8 kg/s de mélange glycolé (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) sont refroidis de 115 à 75 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 0,8 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 115 → 75 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT155 °C140 °C85 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 210 kW. Le fluide chaud se refroidit de 155 à 140 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 85 °C. Le coefficient global d’échange vaut 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 210 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 155 → 140 °CTc: 10 → 85 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT80 °C60 °C70 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 120 kW. Le fluide chaud se refroidit de 80 à 60 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 70 °C. Le coefficient global d’échange vaut 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 120 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 80 → 60 °CTc: 25 → 70 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT120 °C90 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à tubes concentriques à contre-courant, de l’huile chaude (0,2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) circule dans le tube intérieur et se refroidit de 120 à 90 °C. L’eau (0,8 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circulant dans l’espace annulaire entre à 20 °C. Le tube intérieur a un diamètre de 32 mm, et U = 200 W/(m²·K) est rapporté à ce diamètre. Trouvez la longueur de tube L nécessaire.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 120 → 90 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 20 °CD = 32 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.Difficile
longueurT150 °C75 °C27,56 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 150 à 75 °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 = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 150 → 75 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 101 kW
  2. 2. Q̇ = 115,2 kW
  3. 3. A = 10,83 m²
  4. 4. A = 20,04 m²
  5. 5. L = 7,603 m
  6. 6. A = 1,799 m²

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