Transferts de Chaleur 2 Chapitre 1 Exercices [PDF]

Zitiervorschau

COURS DE TRANSFERTS THERMIQUES

Professeur M. GUELLAL

Transfert de chaleur 2 Par Pr. M. Guellal

2019-2020 3ème Année Licence

Energétique

UE

Fondamentale

Crédit

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Coefficient 2

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Chapitre 1 Etude des échangeurs thermiques Study of heat exchangers

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GENRALISATION

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௅ெ a : Début de l’échangeur b : Fin de l’échangeur

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: sont des résistances d’encrassement dues au dépôts de tartre de part et d’autre de la paroi d’échange ࡯

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2°) Calcul du Nombre de Reynolds de chaque écoulement: ࢓ 7

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: Masse volumique (Kg/

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)

: : Diamètre hydraulique (m) ௠

: Débit massique (Kg/s)

: : Aire de la section droite (

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)

: périmètre baigné par le fluide (m)

VII-2- Ecoulement dans l’espace annulaire On utilise les mêmes formules que dans les tubes, mais on remplace

࢏࢔࢚ par

ࢋ࢚࢞ dans

le calcul de Re et Nu

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Exercices Exercice N°1 1- On veut refroidir dans un échangeur à co-courant de l'huile jusqu'à une température de sortie de 30°C. Cette huile entre à une température de 110°C avec un débit de 5000 Kg/h. Sa chaleur massique est de 2100 j/Kg.K. Le fluide froid est de l'eau qui entre à une température de 12°C avec un débit de 12000 2

Kg/h. En admettant que le coefficient global soit K=300 W/m .K, calculer la température de sortie de l'eau et la surface d'échange. La chaleur massique de l'eau est estimée à 4182 j/Kg. K. 2- Pour les mêmes données que dans la question 1) calculer la surface d’échange pour un échangeur à contre-courant. 3- Pour les mêmes données que dans la question 1) calculer la surface d’échange pour un échangeur à courants croisés, l'huile passant dans les tubes et l'eau autour des tubes

Exercice N°2 On désire refroidir une huile de graissage dont le débit et la température sont respectivement 2500 Kg/h et 120°C à l'aide d'un débit d'eau de 1000 Kg/h, et qui est à une température égale à 10°C. Pour cela on dispose d'un échangeur à contre courant pur de surface globale égale à 5 m2 et on estime son coefficient global d'échange K=300W/m2.K. Quelles sont les températures de sortie des deux fluides et la puissance échangée?. Les chaleurs massiques de l'eau et de l'huile sont estimées à 4179 j/Kg. K et 2201 j/Kg. K respectivement.

Exercice N°3 On veut refroidir dans un échangeur de l’huile minérale jusqu’à une température de sortie Tcs . Cette huile entre à une température de 120 °C avec un débit de 2500 Kg/h. L’eau entre à une température de 10°C avec un débit de 1000 Kg/h, et sort avec une température de 70°C. On admet que le coefficient d’échange global soit égal à 300 W/m2.K. 1- Calculer la puissance échangée et la température de sortie de l’huile. 2- Calculer la surface d’échange dans le cas d’un échangeur à contre-courant. 3- Calculer la surface d’échange dans le cas d’un échangeur à co-courant. On donne pour le l’huile : Cp=2219 J/Kg.°C

pour l’eau : Cp=4178 J/Kg.°C

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Exercice N°4 Déterminer pour chacun des cas suivants la surface d’échange nécessaire pour refroidir en continu 30000 kg.h-1d’une solution de 66°C à 39°C en utilisant 29500 kg.h-1d’eau de refroidissement à une température de 12°C. 1. Echangeur bi-tube à co-courant 2. Echangeur bi-tube à contre-courant Données : Cp solution = 0,9 kcal.kg-1.K-1 Cp eau = 1kcal.kg-1.K-1 Coefficient global de transfert : K = 2100 kcal.h-1.m-2.K-1 1 kcal = 4184 joules

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