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
longueurT100 °C80 °C90 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 100 à 80 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 25 à 90 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 100 → 80 °CTc: 25 → 90 °C
ΔTlm = K
2.Facile
longueurT125 °C40 °C50 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 125 à 40 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 25 à 50 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.

Th: 125 → 40 °CTc: 25 → 50 °C
ΔTlm = K
3.Moyen
longueurT120 °C80 °C50 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à contre-courant transfère 300 kW. Le fluide chaud se refroidit de 120 à 80 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 50 °C. Le coefficient global d’échange vaut 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 300 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 120 → 80 °CTc: 15 → 50 °C
A = m²
4.Moyen
longueurT150 °C125 °C25 °C90 °CΔT₁ΔT₂co-courant

Un échangeur à co-courant transfère 220 kW. Le fluide chaud se refroidit de 150 à 125 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 90 °C. Le coefficient global d’échange vaut 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 220 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 150 → 125 °CTc: 25 → 90 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT160 °C100 °C?25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à tubes concentriques à contre-courant, de l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) circule dans le tube intérieur et se refroidit de 160 à 100 °C. L’eau (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circulant dans l’espace annulaire entre à 25 °C. Le tube intérieur a un diamètre de 25 mm, et U = 150 W/(m²·K) est rapporté à ce diamètre. Trouvez la longueur de tube L nécessaire.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 160 → 100 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 25 °CD = 25 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Difficile
longueurT125 °C70 °C35,18 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 125 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 = 300 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 70 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. ΔTlm = 26,4 K
  2. 2. ΔTlm = 37,28 K
  3. 3. A = 14,82 m²
  4. 4. A = 10,37 m²
  5. 5. L = 67,03 m
  6. 6. A = 5,939 m²

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