Fiche d’exercices de Échangeurs de chaleur (DTLM) avec corrigé

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 130 à 100 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 10 à 105 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔT_lm.

Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 4 m² et un coefficient global d’échange de 800 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 170 à 150 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 100 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

Un échangeur à contre-courant transfère 350 kW. Le fluide chaud se refroidit de 95 à 80 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 85 °C. Le coefficient global d’échange vaut 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 450 kW. Le fluide chaud se refroidit de 100 à 45 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 50 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,8, et U = 1000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

De la vapeur se condense à une température constante de 100 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 5 m² et U = 1000 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (1 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 30 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau T_c,out.

De l’huile chaude (2 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 150 à 90 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 3 kg/s d’eau (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 15 °C. Avec U = 500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.