1.Facile
Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 145 à 45 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 130 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.
Th: 145 → 45 °CTc: 15 → 130 °C
ΔTlm = K
Fiche d’exercices de Échangeurs de chaleur (DTLM) avec corrigé
2.Facile
Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 20 m² et un coefficient global d’échange de 1500 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 105 à 65 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 40 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.
A = 20 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 105 → 65 °CTc: 25 → 40 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 480 kW. Le fluide chaud se refroidit de 175 à 125 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 130 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,85, et U = 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.
Q̇ = 480 kWF = 0,85U = 200 W/(m²·K)Th: 175 → 125 °CTc: 10 → 130 °C
A = m²
4.Moyen
Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 780 kW. Le fluide chaud se refroidit de 120 à 55 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 65 °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.
Q̇ = 780 kWF = 0,95U = 1000 W/(m²·K)Th: 120 → 55 °CTc: 25 → 65 °C
A = m²
5.Difficile
Dans un échangeur à tubes concentriques à contre-courant, de l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) circule dans le tube intérieur et se refroidit de 160 à 80 °C. L’eau (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circulant dans l’espace annulaire entre à 15 °C. Le tube intérieur a un diamètre de 20 mm, et U = 200 W/(m²·K) est rapporté à ce diamètre. Trouvez la longueur de tube L nécessaire.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 160 → 80 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 15 °CD = 20 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.Difficile
De l’huile chaude (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 165 à 65 °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 = 1500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 165 → 65 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
Corrigé
- 1. ΔTlm = 21,64 K
- 2. Q̇ = 1545 kW
- 3. A = 37,85 m²
- 4. A = 19,91 m²
- 5. L = 88,27 m
- 6. A = 0,909 m²
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