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

Dans un échangeur de chaleur, 1,5 kg/s de eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) sont refroidis de 80 à 35 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 80 → 35 °C
Q̇ = kW
2.Facile

Dans un échangeur de chaleur, 0,8 kg/s de mélange glycolé (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) sont chauffés de 10 à 45 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

ṁ = 0,8 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 10 → 45 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT140 °C65 °C125 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant transfère 280 kW. Sa surface d’échange est de 20 m². Le fluide chaud se refroidit de 140 à 65 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 125 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 280 kWA = 20 m²Th: 140 → 65 °CTc: 30 → 125 °C
U = W/(m²·K)
4.Moyen
longueurT100 °C55 °C35 °C25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 530 kW. Le fluide chaud se refroidit de 100 à 55 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 35 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,88, et U = 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Q̇ = 530 kWF = 0,88U = 200 W/(m²·K)Th: 100 → 55 °CTc: 25 → 35 °C
A = m²
5.Difficile
longueurT95 °C60 °C41,72 °C30 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 95 à 60 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 3 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 30 °C. Avec U = 200 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 95 → 60 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT105 °C85 °C23,4 °C10 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 105 à 85 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 10 °C. Avec U = 500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 85 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 282,1 kW
  2. 2. Q̇ = 100,8 kW
  3. 3. U = 593,1 W/(m²·K)
  4. 4. A = 66,52 m²
  5. 5. A = 18,13 m²
  6. 6. A = 2,147 m²

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