1.Facile
Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 180 à 40 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 20 à 110 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.
Th: 180 → 40 °CTc: 20 → 110 °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 2 m² et un coefficient global d’échange de 300 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 155 à 90 °C et le fluide froid se réchauffe de 15 à 110 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.
A = 2 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 155 → 90 °CTc: 15 → 110 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 180 kW. Le fluide chaud se refroidit de 105 à 85 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 40 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,88, et U = 500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.
Q̇ = 180 kWF = 0,88U = 500 W/(m²·K)Th: 105 → 85 °CTc: 25 → 40 °C
A = m²
4.Moyen
Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 760 kW. Le fluide chaud se refroidit de 165 à 120 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 30 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,95, et U = 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.
Q̇ = 760 kWF = 0,95U = 300 W/(m²·K)Th: 165 → 120 °CTc: 20 → 30 °C
A = m²
5.Difficile
De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 95 à 45 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 2 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 = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 95 → 45 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
De la vapeur se condense à une température constante de 120 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 8 m² et U = 1500 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 25 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.
Ts = 120 °CA = 8 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
Corrigé
- 1. ΔTlm = 39,91 K
- 2. Q̇ = 35,24 kW
- 3. A = 6,549 m²
- 4. A = 22,87 m²
- 5. A = 3,398 m²
- 6. Tc,out = 83,51 °C
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