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

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 160 à 110 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 10 à 25 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔT_lm.

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 100 à 65 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 25 à 45 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔT_lm.

Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 130 kW. Le fluide chaud se refroidit de 135 à 70 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 100 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,9, et U = 300 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Un échangeur à contre-courant transfère 390 kW. Le fluide chaud se refroidit de 170 à 80 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 80 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Dans un échangeur à tubes concentriques à co-courant, de l’huile chaude (0,5 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) circule dans le tube intérieur et se refroidit de 105 à 50 °C. L’eau (0,8 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) circulant dans l’espace annulaire entre à 10 °C. Le tube intérieur a un diamètre de 50 mm, et U = 250 W/(m²·K) est rapporté à ce diamètre. Trouvez la longueur de tube L nécessaire.

De l’huile chaude (2 kg/s, c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 85 à 45 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 2 kg/s d’eau (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 20 °C. Avec U = 500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.