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

Dans un échangeur de chaleur, 1,5 kg/s de mélange glycolé (c_p = 3,6 kJ/(kg·K)) sont refroidis de 100 à 35 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 135 à 95 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 40 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔT_lm.

Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 160 kW. Le fluide chaud se refroidit de 110 à 70 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 85 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,85, et U = 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Un échangeur à contre-courant transfère 70 kW. Le fluide chaud se refroidit de 175 à 125 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 165 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1500 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 155 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 15 °C. Avec U = 500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Dans un échangeur à tubes concentriques à contre-courant, de l’huile chaude (0,3 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) circule dans le tube intérieur et se refroidit de 110 à 75 °C. L’eau (1 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) circulant dans l’espace annulaire entre à 25 °C. Le tube intérieur a un diamètre de 20 mm, et U = 300 W/(m²·K) est rapporté à ce diamètre. Trouvez la longueur de tube L nécessaire.