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

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 110 à 90 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 30 à 45 °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 1500 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 135 à 90 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 100 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

Dans un condenseur, de la vapeur se condense à une température constante de 130 °C à l’extérieur des tubes. L’eau de refroidissement (2 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) circule dans les tubes et se réchauffe de 20 à 55 °C. Le coefficient global d’échange vaut 2000 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 150 kW. Le fluide chaud se refroidit de 115 à 90 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 60 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,95, et U = 1000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

De l’huile chaude (1 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) se refroidit de 160 à 85 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1 kg/s d’eau (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 30 °C. Avec U = 300 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

De l’huile chaude (2 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 140 à 115 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 0,5 kg/s d’eau (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 30 °C. Avec U = 800 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.