1.Facile
Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 95 à 60 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 40 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔTlm.
Th: 95 → 60 °CTc: 15 → 40 °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 6 m² et un coefficient global d’échange de 500 W/(m²·K). Le fluide chaud se refroidit de 95 à 80 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 70 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.
A = 6 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 95 → 80 °CTc: 30 → 70 °C
Q̇ = kW
3.Moyen
Un échangeur à faisceau tubulaire et calandre (une passe côté calandre, deux passes côté tubes) doit transférer 560 kW. Le fluide chaud se refroidit de 120 à 65 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 105 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,8, et U = 200 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.
Q̇ = 560 kWF = 0,8U = 200 W/(m²·K)Th: 120 → 65 °CTc: 25 → 105 °C
A = m²
4.Moyen
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 150 à 85 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 100 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,95, et U = 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.
Q̇ = 160 kWF = 0,95U = 800 W/(m²·K)Th: 150 → 85 °CTc: 30 → 100 °C
A = m²
5.Difficile
De la vapeur se condense à une température constante de 100 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 8 m² et U = 2500 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 15 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau Tc,out.
Ts = 100 °CA = 8 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
6.Difficile
De l’huile chaude (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 170 à 105 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1,5 kg/s d’eau (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 30 °C. Avec U = 200 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.
ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 170 → 105 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
Corrigé
- 1. ΔTlm = 49,83 K
- 2. Q̇ = 108,2 kW
- 3. A = 137,3 m²
- 4. A = 4,013 m²
- 5. Tc,out = 82,75 °C
- 6. A = 16,01 m²
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