Vapeur saturee et surchauffee haute et basse pression, hydraulique, condensats, latente, humide, canalisations

Pression effective :	La pression effective ou pression relative est la pression mesurée au-dessus de la pression atmosphérique et lue sur les manomètres ordinaires.
Pression absolue :	Pression effective + 1,01325 bar (c'est à dire la pression atmosphérique normale au niveau de la mer à 0°C)
Température de vaporisation :	Température de la vapeur saturante ou également celle de l'eau bouillante sous la même pression.
Volumique massique de la vapeur :	Volume occupé en m3 par 1 kg de vapeur.
Masse volumique de la vapeur :	Masse spécifique de la vapeur dans un volume de 1 m3
Enthalpie spécifique de l'eau :	Chaleur sensible, c'est la quantité de chaleur contenue dans 1 kg d'eau bouillante.
Enthalpie spécifique de la vapeur :	C'est la chaleur totale contenue dans 1 kg de vapeur. C'est la somme des enthalpies des différents états, liquide (eau) et gazeux (vapeur)
Chaleur latente de vaporisation :	Chaleur nécessaire pour transformer 1 kg d'eau bouillante en vapeur sans changement de température (énergie thermique nécessaire pendant le changement d'état liquide à l'état vapeur)
Chaleur spécifique de la vapeur :	Quantité de chaleur nécessaire pour accroître la température d'un degré Celsius sur une unité de masse de 1 kg de vapeur.
Viscosité dynamique :	La viscosité d'un fluide caractérise la résistance au mouvement du fluide.
Vapeur saturée ou vapeur humide	Vapeur contenant ou transportant une quantité importante de particules d'eau en suspension (ébullition inachevée)
Vapeur saturée sèche	Vapeur à la température de saturation, mais ne contenant pas de particules d'eau en suspension (rarement obtenue en général)
Vapeur surchauffée	Vapeur à une température supérieure à la température de saturation (vapeur sèche). La température d'une vapeur surchauffée n'est pas fonction de sa pression.
Condensats	On appelle couramment "condensats" l'eau résultant de la condensation de vapeur.
Débit massique de la vapeur	Dans les installations de vapeur on utilise presque toujours le débit-poids (kg/h ou tonne/h)

Dans le programme ThermoVapor, il y a module de calcul intégré qui permet d'établir toutes les caractéristiques physiques de l'eau, de la vapeur et de la vapeur surchauffée.

Vapeur à l'état saturé (1)	Vapeur à l'état surchauffé (2)

Le calcul des caractéristiques physiques de la vapeur saturée (1) peut se faire soit à partir de la pression relative ou inversement en fonction de la température de la vapeur ou des deux paramètres dans le cas d'utilisation de la vapeur surchauffée (2)

Représentation graphique

Le diagramme ci-dessus permet d'analyser en fonction de la pression absolue les évolutions des différentes caractéristiques physiques de la vapeur saturée.

Vapeur saturée, surchauffée, pression, enthalpie, masse volumique

Désignations conventionnelles des types de chauffages

Chauffage à eau chaude : 0° < 110°C
Chauffage à eau surpressée (ou eau surchauffée) : 0° > 110°C
Vapeur basse pression (<= à 0,5 bar relatif)
Vapeur haute pression (> à 0.5 bar relatif)

Dans les installations industrielles et domestiques la vapeur se rencontre sous 2 formes :

Vapeur saturée
Vapeur surchauffée

Recommandations pour les installations de vapeur

Les vitesses sont limitées à :

vapeur échappement de machine : 15 à 20 m/s
vapeur saturée : saturée humide 15 à 35 m/s, saturée sèche 30 à 30 m/s.
vapeur surchauffée : 15 à 60 m/s, selon le diamètre utilisé.

Pour toutes les tuyauteries (vapeur, eau), une pente minimale de 1 mm/m est respectée, dans le sens normal d'écoulement du fluide, afin d'en permettre l'extraction des purges (vapeur) et à 3 mm dans le cas de sens d'écoulement contraire.

Recommandations pour les installations de vapeur B.P.

La température maximum de la vapeur BP saturée à 0.5 bar relatif est de 111.63 °C.

Le réseau de distribution de la vapeur BP se fait le plus souvent selon le système "parapluie" ou "chandelle"

La pression de vapeur de vapeur doit être égale à la somme de la pression de vapeur nécessaire à l'entrée de l'émetteur de chaleur et des pertes de charges dans les canalisations de vapeur et dans tous les accessoires placés dans la canalisation (Vannes, filtres, coudes, etc.)

Les pertes de charge sont calculées uniquement sur le circuit "ALLER"
On admet en première étude une résistance linéaire comprise entre 50 à 60 Pa pour le circuit le plus défavorisé. Eviter de dépasser les 100 Pa dans les colonnes montantes)
Ne pas dépasser une vitesse de 12 m/s dans la conduite verticale de départ de chaudière
Pour toutes les tuyauteries (vapeur, eau), une pente minimale de 1 mm/m est respectée, dans le sens normal d'écoulement du fluide, afin d'en permettre l'extraction des purges (vapeur) et à 3 mm dans le cas de sens d'écoulement contraire.

CPCU

CPCU (Compagnie Parisienne de Chauffage urbain) : La chaleur est transportée aux différents postes d'utilisation des clients par un réseau maillé sous forme de vapeur à 240°C (Vapeur surchauffée), constitué d'un réseau enterré sous voie publique. Sortie à 20 bar des centrales thermiques, la vapeur circule sur le réseau à environ 30 m/s (+ de 100 km/h !). Une fois distribuée et utilisée, l'eau de condensation résultante est récupérée et renvoyée aux centrales thermiques.

Le réseau de vapeur CPCU est généralement calculé pour maintenir une pression minimale de 5 bar aux points les plus éloignés des centres de production.

Vapeur surchauffée :

La chaleur spécifique de la vapeur est comprise entre 2.08 et 6.7 kj/kg °C (selon la pression d'utilisation)

Pour les réseaux de grande longueur la vapeur surchauffée réduit ou évite la présence de condensats qui ne peuvent se former que si la vapeur est saturée.

Cela permet de réduire les pertes thermiques parasites dues au refroidissement des tuyauteries.

Le coefficient de transfert de la vapeur en cours de désurchauffe est faible par rapport à celui de la vapeur saturée.

Cette propriété peut imposer l'installation d'un désurchauffeur.

Exemple : Echangeur alimenté en vapeur surchauffée à 190°C et sortie d'eau à 88°C. Sous la pression d'utilisation, la condensation de l'eau se produit à 110°C

Sachant que l'appareil restitue 12 litres d'eau par heure, quelle est la puissance thermique transmise :

en se refroidissant de 190 à 110°C, la vapeur fourni = 80 x 1.965 = 157.2 kJ
en se condensant à 110°C, elle restituera = 2232 kJ
l'eau en se refroidissant de 110 à 88°C = 92.1 kJ

Total : (157.2 + 2232 + 92.1) x 12 = 29775.6 kJ/h (8271 W/h)

Retours condensats

Les retours d'eau condensée sont en général plus petits que les canalisations de vapeur.

On admet en moyenne une section d'environ 10% de la section de vapeur pour les retours à pression à 150 g maximum.

Ce fait tient à ce que le volume d'eau condensée soit constant, tandis que le volume de la vapeur est inverse de la pression.

Réseaux de distribution de chaleur :

Les canalisations employées dans la distribution de vapeur sont réalisées normalement en tube acier étiré sans soudure à extrémités lisses en acier non allié.
- ISO PN 25 NF A 49 211, nuance TU E 250 B

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