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.

Pour les enseignants : gratuite à imprimer, copier et utiliser en classe. Chaque nouvelle fiche a de nouvelles valeurs et son propre corrigé. Un lien vers ExamProblems sur la page de votre cours est apprécié.

Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
longueurT130 °C75 °C?25 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 130 à 75 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,8 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 25 °C. Aucune chaleur n’est perdue vers l’extérieur. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 75 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
2.Facile
longueurT95 °C40 °C45 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 12 m² et un coefficient global d’échange de 300 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 95 à 40 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 45 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

A = 12 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 95 → 40 °CTc: 20 → 45 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
longueurT110 °C30 °C45 °CΔT₁ΔT₂vapeur en condensation

Dans un condenseur, de la vapeur se condense à une température constante de 110 °C à l’extérieur des tubes. L’eau de refroidissement (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circule dans les tubes et se réchauffe de 30 à 45 °C. Le coefficient global d’échange vaut 3500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Ts = 110 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 45 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
4.Moyen
longueurT80 °C30 °C40 °C15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Un échangeur de chaleur à contre-courant transfère 170 kW. Sa surface d’échange est de 12 m². Le fluide chaud se refroidit de 80 à 30 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 40 °C. Trouvez le coefficient global d’échange U.

Q̇ = 170 kWA = 12 m²Th: 80 → 30 °CTc: 15 → 40 °C
U = W/(m²·K)
5.Difficile
longueurT180 °C145 °C32,84 °C20 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 180 à 145 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 20 °C. Avec U = 500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 180 → 145 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
longueurT135 °C100 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contre-courant

Dans un échangeur à tubes concentriques à contre-courant, de l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) circule dans le tube intérieur et se refroidit de 135 à 100 °C. L’eau (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circulant dans l’espace annulaire entre à 15 °C. Le tube intérieur a un diamètre de 50 mm, et U = 150 W/(m²·K) est rapporté à ce diamètre. Trouvez la longueur de tube L nécessaire.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 100 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 15 °CD = 50 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m

Corrigé

  1. 1. Tc,out = 59,54 °C
  2. 2. Q̇ = 117,9 kW
  3. 3. A = 0,124 m²
  4. 4. U = 555,8 W/(m²·K)
  5. 5. A = 1,186 m²
  6. 6. L = 32,44 m

Corrigés complets pas à pas : entraînez-vous sur ce thème sur examproblems.com.