EXERCICE              Donné en mai 1998

L' échangeur E1 à faisceau tubulaire horizontal est utilisé pour condenser du benzène. Le  benzène arrive sous forme de vapeur à 81 °C et ressort liquide à 81 °C ( sous p _atm ) avec un débit de 0,55 kg.s ^-1. L' eau utilisée pour le refroidissement arrive à 20 °C et ressort à 35 °C  .

La puissance thermique à évacuer au niveau du condenseur est  = 648 kW

Données :

Moyenne logarithmique de 2 grandeurs A et B :

Moyenne arithmétique de 2 grandeurs A et B :

avec :  A : différence des températures des fluides chaud et froid à une extrémité de l’ échangeur.

              B : différence des températures des fluides chaud et froid à l’ autre extrémité de l’ échangeur. 

1) Dans le cas d' une circulation à contre - courant, calculer la moyenne logarithmique des différences de températures, entre l' eau de refroidissement et la vapeur qui se condense, aux extrémités du condenseur. Afin de simplifier les calculs, peut - on utiliser, avec une bonne approximation la moyenne arithmétique de ces deux différences ?

2) Déduire des calculs précédents la surface d' échange du condenseur de façon à ne l'utiliser qu' aux deux tiers de sa capacité normale de condensation sachant que la puissance thermique échangée a pour expression :   .

Coefficient global d' échange du condenseur :    k ₁ = 6000 kJ.h ^-1.m ^{- 2}.K ^{- 1}

3) Calculer le nombre N de tubes de 15 mm de diamètre et de 2,4 m de longueur à utiliser pour le faisceau.

4) Peut -on réaliser une circulation co - courant pour les deux fluides ? Justifier en calculant dans ce cas la moyenne logarithmique des différences de températures.