La présence de vapeur à une pression suffisante dans une installation ne signifie pas que le procédé reçoit de la vapeur de qualité adéquate. Les gouttelettes d’eau dans la vapeur, les gaz non condensables, les substances dissoutes provenant de l’eau de la chaudière et les fluctuations de pression peuvent affecter le transfert de chaleur et la qualité du produit.
Qualité de la vapeur ; Elle est évaluée par la pression et la température de la vapeur, ainsi que par son taux de siccité, sa pureté et sa stabilité au point d’utilisation. Cet enjeu est particulièrement important dans les procédés alimentaires, pharmaceutiques, textiles, de stérilisation et de chauffage de précision.
Qu’est-ce que la vapeur saturée ?
La vapeur saturée est de la vapeur à la température d’ébullition correspondant à sa pression. Lorsqu’il perd de la chaleur, il commence à se condenser et transfère sa chaleur latente au processus. Il est préféré dans de nombreuses applications de chauffage industriel car il assure un transfert de chaleur élevé à une température proche de la constante.
Lorsque la pression change, la température de saturation change également. Il est donc possible de contrôler la température du procédé via la pression de vapeur ; Cependant, les pertes de pression dans les conduites doivent être prises en compte.
Qu’est-ce que la vapeur surchauffée ?
La vapeur surchauffée est de la vapeur chauffée au-dessus de sa température de saturation à la même pression. Il ne contient pas de phase liquide et sa température peut varier dans une certaine plage, quelle que soit la pression.
La vapeur surchauffée est avantageuse dans les turbines et certains processus à haute température. En revanche, dans les échangeurs où un transfert de chaleur par condensation est souhaité, le comportement du transfert de chaleur lors de la désurchauffe peut différer de celui de la vapeur saturée. L’approche selon laquelle « c’est mieux dans chaque processus parce qu’il fait plus chaud » n’est pas correcte.
Rapport vapeur humide et siccité
La vapeur humide contient des gouttelettes d’eau liquide qui sont entraînées avec la vapeur. Le taux de siccité exprime le rapport entre la masse de vapeur présente dans le mélange et la masse totale. La vapeur saturée complètement sèche a théoriquement une valeur de siccité de 1 ou 100 pour cent.
Principales conséquences de la vapeur humide :
- L’énergie utilisable transportée par un kilogramme de fluide diminue
- Le transfert de chaleur et la durée du processus peuvent varier.
- Une érosion peut se produire dans les vannes de régulation et les tuyaux
- Le risque de coup de bélier peut augmenter
- Le débit mesuré et la quantité réelle d’énergie peuvent ne pas correspondre.
- Des problèmes de qualité peuvent survenir avec les produits en contact direct avec la vapeur.
Pourquoi la vapeur est-elle mouillée ?
Dérive de l’eau de chaudière
Une augmentation soudaine de la charge, un niveau d’eau élevé, un total élevé de matières dissoutes, de la mousse ou un espace de séparation de la vapeur insuffisant peuvent entraîner l’entraînement de l’eau de la chaudière avec la vapeur.
Perte de chaleur de ligne
Lorsque la vapeur circule dans une conduite longue ou non isolée, elle perd de la chaleur et des condensats se forment. Si le drainage est inadéquat, cette eau est transportée vers le procédé avec le débit.
Tuyauterie incorrecte
Un branchement venant de l’élévation la plus basse, une pente insuffisante, une petite poche de condensat ou un purgeur de vapeur défectueux peuvent réhumidifier la vapeur sèche.
Changements de pression
La réduction de pression et les fluctuations de charge modifient l’état thermodynamique de la vapeur. La conception d’une station ne doit pas consister uniquement en une sélection de vannes.
À quoi sert un séparateur de vapeur ?
Le séparateur sépare les gouttelettes d’eau dans le flux de vapeur en changeant de direction et de vitesse ou par effet centrifuge. Le condensat séparé est évacué par un purgeur de vapeur approprié. Le séparateur à lui seul ne résout pas tous les problèmes de qualité ; La dérive de l’eau de chaudière et le drainage des conduites doivent également être corrigés.
Le séparateur peut être utilisé notamment à l’entrée de la ligne principale, avant le détendeur et dans les process nécessitant de la vapeur sèche. Le diamètre et le type doivent être sélectionnés en fonction du débit et de la plage de travail.
Effet des gaz non condensables
Des gaz tels que l’air et le dioxyde de carbone peuvent former un film sur la surface de transfert de chaleur, rendant difficile l’accès de la vapeur à la surface. La dissolution du dioxyde de carbone dans le condensat peut augmenter la corrosion. Le Désaérateur aide à réduire les gaz dissous dans l’eau d’alimentation ; L’air dans les conduites doit être évacué à l’aide d’éléments d’évacuation d’air appropriés.
La vapeur propre et la vapeur d’usine sont-elles identiques ?
Non. La vapeur d’usine est souvent produite avec une chimie d’eau de chaudière standard et utilisée pour le chauffage indirect. Dans les applications de vapeur propre ou pure, les matériaux de production, l’eau d’alimentation, les additifs chimiques et les conditions d’hygiène sont plus strictes. En cas de contact direct avec des aliments ou des médicaments, la législation et les normes de qualité du processus doivent être évaluées séparément.
Comment améliorer la qualité de la vapeur ?
- La capacité de la chaudière et le taux de chargement sont sélectionnés correctement.
- Le niveau d’eau et la matière totale dissoute sont maintenus sous contrôle.
- Le conditionnement de l’eau est géré par des analyses régulières.
- Les lignes sont isolées, la pente et les points de drainage sont corrigés.
- Les purgeurs de vapeur sont testés régulièrement.
- Des séparateurs et une évacuation d’air sont utilisés si nécessaire.
- Les stations de réduction de pression et les dérivations sont conçues correctement.
- La siccité est vérifiée en mesurant le débit et les performances du processus.
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Comment choisir le bon type de vapeur pour le process ?
La vapeur saturée est un puissant caloporteur dans la plupart des applications d’échangeur de chaleur, de cuisson, de séchage et de chauffage. La vapeur surchauffée peut être utilisée dans les turbines et dans certains processus où le séchage ou la condensation ne sont pas souhaités. Lors de la sélection, la température cible, la pression, la surface de transfert de chaleur, la sensibilité du produit et la méthode de contrôle doivent être prises en compte ensemble.
Lors du choix d’une chaudière à vapeur haute pression, non seulement la pression mais également la qualité de la vapeur à fournir au processus et au système de distribution doivent être définis.
Questions fréquemment posées
La vapeur sèche et la vapeur surchauffée sont-elles identiques ?
Non. La vapeur saturée sèche est dans un état de saturation sans gouttelettes de liquide. La vapeur surchauffée est au-dessus de la température de saturation à la même pression.
Si la pression de vapeur est élevée, la qualité est-elle également élevée ?
Non. Vapeur haute pression ; Il peut être de mauvaise qualité en raison d’un entraînement d’eau, d’un mauvais drainage ou d’une contamination.
L’utilisation d’un séparateur évite-t-elle complètement les coups de bélier ?
Non. Le séparateur sépare les gouttelettes ; La pente de la ligne, les poches de condensats, les purgeur de vapeurs et la mise en service contrôlée doivent également être corrects.
Comment la siccité de la vapeur est-elle mesurée ?
Des méthodes de mesure calorimétriques ou spéciales adaptées à l’application peuvent être utilisées. Le point de mesure et l’ordre d’échantillonnage affectent directement le résultat ; Une évaluation par un expert est requise.
Ressources techniques
- T.R. Documents de formation du ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles, Systèmes de vapeur et de condensats.
- Ressources techniques internationales sur les systèmes de vapeur, notes sur la siccité de la vapeur et l’application des séparateurs.