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

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 140 à 40 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 25 à 60 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔT_lm.

Dans un échangeur de chaleur à co-courant, le fluide chaud se refroidit de 175 à 155 °C tandis que le fluide froid se réchauffe de 20 à 60 °C. Trouvez la différence de température logarithmique moyenne ΔT_lm.

Un échangeur à contre-courant transfère 220 kW. Le fluide chaud se refroidit de 100 à 60 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 90 °C. Le coefficient global d’échange vaut 500 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 590 kW. Le fluide chaud se refroidit de 110 à 35 °C et le fluide froid se réchauffe de 10 à 100 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,88, et U = 800 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

De la vapeur se condense à une température constante de 130 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 2,5 m² et U = 2500 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (1 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 25 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau T_c,out.

De l’huile chaude (1,5 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 105 à 55 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 3 kg/s d’eau (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 20 °C. Avec U = 300 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.