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Bilan enthalpique sur un vaporiseur heptane-toluène, extrait BTS 2009

(Sujet inspiré de l'épreuve écrite de Génie Chimique du BTS Chimie session 2009, §2)

Un échangeur multi-tubulaire vertical est alimenté côté tubes, à débit constant et par le bas, par un mélange liquide d'heptane et de toluène. La totalité de ce flux est vaporisé à une température constante de 120°C.

  • Le fluide de chauffage est de la vapeur de chauffe dont l'enthalpie massique est 2.71.e3 kJ.kg-1.
  • Les condensâts (ou "eau de purge") ont une enthalpie massique de 504 kJ.kg-1, et on suppose qu'ils sont éliminés dès leur formation.
  • Le débit d'alimentation liquide est 2.03.e3 kg.h-1 et son enthalpie massique est 30.5 kJ.kg-1.
  • Les vapeurs d'heptane et de toluène sortant de l'échangeur ont une enthalpie massique de 455 kJ.kg-1.

Calculer le débit massique de vapeur de chauffe nécessaire au fonctionnement de cet appareil.

Réponse

Réponse

Vapeur de chauffe: 390.6 kg.h-1

Correction

Correction

Soit A le débit massique d'alimentation heptane - toluène du vaporiseur, G le débit de vapeur de chauffe, et soit:

  • hA l'enthalpie massique de l'alimentation liquide heptane - toluène,
  • hB l'enthalpie massique du mélange heptane - toluène vaporisé,
  • hG l'enthalpie massique de la vapeur de chauffe,
  • hC l'enthalpie massique des condensâts.

Le bilan enthalpique sur l'échangeur s'écrit:

  • enthalpie entrante = enthalpie sortante, soit
  • A×hA+G×hG=A×hB+G×hC, d'ou
  • G=A×(hB-hA)/(hG-hC)=2.03.e3×(455-30.5)/(2710-504)=390.6 kg.h-1.