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

Dans un échangeur à contre-courant, le fluide chaud se refroidit de 155 à 50 °C pendant que le fluide froid se réchauffe de 15 à 110 °C. Trouvez l’écart de température moyen logarithmique ΔT_lm.

De l’huile chaude (0,5 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) se refroidit de 105 à 65 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 1 kg/s d’eau (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 25 °C. Aucune chaleur n’est perdue vers l’extérieur. Trouvez la température de sortie de l’eau T_c,out.

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 90 à 40 °C et le fluide froid se réchauffe de 25 à 80 °C. Le facteur de correction de la DTLM pour cette configuration vaut F = 0,9, et U = 1000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Dans un condenseur, de la vapeur se condense à une température constante de 120 °C à l’extérieur des tubes. L’eau de refroidissement (1,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) circule dans les tubes et se réchauffe de 20 à 105 °C. Le coefficient global d’échange vaut 3000 W/(m²·K). Trouvez la surface d’échange A nécessaire.

Dans un échangeur de chaleur à contre-courant, les deux fluides ont le même débit de capacité thermique, ṁ·c_p = 3 kW/K. Le fluide chaud entre à 135 °C et le fluide froid à 25 °C. L’échangeur a A = 5 m² et U = 800 W/(m²·K). Trouvez la température de sortie du fluide chaud T_h,out.

De l’huile chaude (2 kg/s, c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) se refroidit de 175 à 140 °C dans un échangeur à contre-courant. Elle réchauffe 3 kg/s d’eau (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) qui entre à 30 °C. Avec U = 1500 W/(m²·K), trouvez la surface d’échange A nécessaire.