2010

ECHANGEUR 2EME ANNEE
DS ECHANGEURS
Aucun document personnel autorisé. Calculatrice non autorisée. Durée : 1h20
Il sera tenu compte de la présentation dans la note. Dans tous les cas, vous pouvez utiliser des schémas. Barème indicatif.
Dans tous les exercices suivants, on considèrera que le rendement de l’échangeur est égal à 1 (l’énergie perdue par le
fluide chaud est entièrement cédée au fluide froid)
1/ TECHNOLOGIE
1.1/ Décrire le principe d’un échangeur à plaques. Quelle est la différence entre un échangeur à plaques brasées et un
échangeur plaques et joints ?
1.2/ Quel est l’intérêt d’un échangeur à roue par rapport à un échangeur haut rendement statique.
1.3/ Expliquer le principe d’une tour de refroidissement à circuit fermé (faire un schéma + explications). Quel est l’intérêt de
ce type de système par rapport à un aéroréfrigérant sec (dry cooler).
2/ ECHANGEUR COAXIAL
On étudie un échangeur coaxial eau/eau
Données :
Cp = 4185 J/kg.°C
Fluide chaud :
Qm = 4 kg/s
Tce = 90 °C
Tcs = ?
Fluide froid :
Qm = 1 kg/s
Tfe = 10 °C
Tfs = ?
2.1/ Représenter l’échangeur avec les fluides en entrée et sortie (vue de profil + coupe, les arêtes cachées seront
représentées en pointillé). Le fluide chaud circule dans l’espace annulaire.
2.2/ Déterminer les températures de sorties si l’échangeur était infini et monté en contre courant
2.3/ Déterminer les températures de sorties si l’échangeur était infini et monté en courant parallèle.
3/ DÉMONSTRATION DTLM CO-COURANT
Dessiner l’évolution de température des fluides chaud et froid dans un échangeur co-courant (repère T=f(S))
Pour une surface d’échange élémentaire, exprimer :
Le flux élémentaire cédé par le fluide chaud
Le flux élémentaire gagné par le fluide froid
Le flux élémentaire passant à travers la surface élémentaire.
A partir de ces 3 expressions, montrer que l’on obtient la relation suivante :
ln(
Tcs  Tfs
1
1
 (

).KS
Tce  Tfe)
Qc Qf
Exprimer Qc à partir de la puissance totale échangée sur le fluide chaud et Qf à partir de la puissance totale échangée sur le
fluide froid.
Retrouver l’expression du DTLM.
Rappel : P = KS.DTLM.
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ECHANGEUR 2EME ANNEE
4/ EFFICACITE
4.1/ Déterminer l’efficacité de l’échangeur eau/eau suivant.
80°C
30°C
60°C
20°C
4.2/ Quelles seraient les températures de sortie si l’échangeur était infiniment long.
5/ EQUILIBRAGE
5.1/ Dans une installation équipée de vanne d’équilibrage standard parfaitement équilibrée, pourquoi est-il nécessaire de
refaire un équilibrage après quelques années..
5.2/ Expliquer l’intérêt d’un bypass fixe avec vanne d’équilibrage sur une installation avec production de chaleur haute
température comportant plusieurs réseaux radiateur et un réseau plancher chauffant.
5.3/ Equilibrage des boucles de plancher chauffant
Quel est l’intérêt d’équilibrer entre elle les boucles d’un plancher chauffant.
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ECHANGEUR 2EME ANNEE
ELEMENTS DE CORRECTION
1/ TECHNOLOGIE
Voir cours
2/ ECHANGEUR COAXIAL
2.1/ voir cours
2.2/ Le fluide froid commande l’échange,
Tfs = 90°C et Tcs = 70°C.
2.3/ Tcs = Tfs = 74°C (il fallait poser une multiplication et une division !!!)
3/ DEMONSTRATION DTLM CO-COURANT
Voir cours
4/ EFFICACITE
4.1/ E = 33 %
4.3/ échangeur infiniment long :
Tcs = 20°C et Tfs = 50°C
5/ EQUILIBRAGE
Voir cours équilibrage
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