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Calcul condenseur de benzène, bilan avec pertes thermiques

On condense sous légère pression 1 t.h-1 de vapeur saturante de benzène dans un échangeur à faisceau tubulaire horizontal. Le benzène entre côté calandre. Il sort du condenseur sous refroidit à la température de 20°C, et est collecté dans un réservoir à la même pression. L’eau utilisée pour l’opération entre dans le condenseur à un débit de 5.2 t.h-1 et à une température de 14°C, et ressort à 36°C.

  • Faire un schéma détaillé de l’installation décrite
  • Calculer le flux Φ1 échangé par le benzène.
  • Calculer le flux Φ2 échangé par l’eau en kJ.h-1.
  • Calculer les pertes thermiques du condenseur en kJ.h-1 et en kW.

Données pour les conditions opératoires de l’exercice: Lvbenzène=376.2 kJ.kg-1 , θeb,benzène=80°C, Cpbenzène=2.4 kJ.kg-1.°C-1 , Cpeau=4.18 kJ.kg-1.°C-1.

Réponse

Réponse

Φ1=520200 kJ.h-1, Φ2=5200×4.18×(36-14)=478192 kJ.h-1, Pertes=Φ1-Φ2=42008 kJ.h-1.

Correction

Correction

Les flux (cédé et reçu) sont calculés en valeurs absolues.

  • Le benzène se condense côté calandre à 80°C et le condensât se refroidit à 20°C, d'ou
  • Φ1=1000×376.2+1000×2.4×(80-20)=376200+144000=520200 kJ.h-1.
  • L'eau de refroidissement se réchauffe de 14 à 36°C, d'ou
  • Φ2=5200×4.18×(36-14)=478192 kJ.h-1.
  • On a bien Φ1>Φ2, les pertes côté calandre s'écrivent Φ1-Φ2=520200-478192=42008 kJ.h-1.
  • Si des calculs liés à la surface, au coefficient d'échange ou au nombre de tubes étaient demandés, le flux échangé à prendre en compte serait Φ2.

Remarque: si on veut respecter les conventions de signe habituelles, le flux cédé s'écrit:

  • Φ1=Dbenzène×Lcbenzène+Dbenzène×Cpbenzène×(θsortie-θentrée), avec Lcbenzène=-Lvbenzène, d'ou
  • Φ1=1000×(-376.2)+1000×2.4×(20-80)=-376200-144000=-520200 kJ.h-1 <0 car cédé!

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