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

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 150 à 65 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 30 à 100 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔT_lm.

Dans un échangeur de chaleur, 0,2 kg/s de huile légère (c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) sont refroidis de 60 à 40 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

Un échangeur à contre-courant transfère 80 kW. Le fluide chaud se refroidit de 130 à 60 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 120 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1000 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 350 kW. Le fluide chaud se refroidit de 170 à 85 °C et le fluide froid se réchauffe de 30 à 95 °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 120 °C à l’extérieur des tubes d’un condenseur de surface d’échange 5 m² et U = 3000 W/(m²·K). L’eau de refroidissement (1,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) entre dans les tubes à 10 °C. Trouvez la température de sortie de l’eau T_c,out.

Dans un échangeur à tubes concentriques à contre-courant, de l’huile chaude (0,8 kg/s, c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) circule dans le tube intérieur et se refroidit de 135 à 60 °C. L’eau (1,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) circulant dans l’espace annulaire entre à 20 °C. Le tube intérieur a un diamètre de 32 mm, et U = 300 W/(m²·K) est rapporté à ce diamètre. Trouvez la longueur de tube L nécessaire.