Un échangeur de chaleur à contre-courant a une surface d’échange de 6 m² et un coefficient global d’échange de 1500 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 95 à 40 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 50 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.
Fiche d’exercices de Échangeurs de chaleur (DTLM) avec corrigé
Dans un échangeur de chaleur, 1,5 kg/s de huile légère (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) sont chauffés de 20 à 60 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.
Un échangeur à contre-courant transfère 160 kW. Le fluide chaud se refroidit de 105 à 50 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 45 °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 440 kW. Le fluide chaud se refroidit de 175 à 70 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 60 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,8, et U = 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.
De la vapeur se condense à une température constante de 140 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 2 m² et U = 2000 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 30 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.
De l’huile chaude (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 140 à 60 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 3 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 25 °C. Avec U = 300 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.
Corrigé
- 1. Q̇ = 277,5 kW
- 2. Q̇ = 126 kW
- 3. A = 21,97 m²
- 4. A = 9,68 m²
- 5. Tc,out = 60,04 °C
- 6. A = 9,887 m²
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