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

Dans un échangeur de chaleur, 0,5 kg/s de huile légère (c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) sont chauffés de 10 à 75 °C. Trouvez le flux thermique échangé Q̇.

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 155 à 90 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 145 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔT_lm.

Un échangeur à co-courant transfère 220 kW. Le fluide chaud se refroidit de 145 à 90 °C et le fluide froid se réchauffe de 20 à 55 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Dans un condenseur, de la vapeur se condense à une température constante de 105 °C à l’extérieur des tubes. L’eau de refroidissement (4 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) circule dans les tubes et se réchauffe de 30 à 45 °C. Le coefficient global d’échange vaut 1500 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

De l’huile chaude (2 kg/s, c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 120 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 = 1000 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Dans un échangeur à tubes concentriques à co-courant, de l’huile chaude (0,8 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) circule dans le tube intérieur et se refroidit de 125 à 90 °C. L’eau (0,8 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 25 mm, et U = 200 W/(m²·K) est rapporté à ce diamètre. Trouvez la longueur de tube L nécessaire.