Cours réseaux vapeur: introduction

La vapeur d'eau est très largement répandue comme moyen de chauffage dans les industries de procédés en raison des caractéristiques suivantes:

• facile à produire à partir d'eau déminée (chaudières utilisant différents compbustibles gazeux, liquides, solides)
• facile à transporter sur de grandes distances (lignes calorifugées, purgeurs)
• forte chaleur latente de vaporisation (donc de condensation)
• niveau de température adaptable au procédé, fonction de la pression
• possibilité de réseaux vapeurs à pressions et températures de condensation étagées
• possibilité de fourniture d'énergie mécanique (détente dans des turbines) et/ou électrique (alternateur accouplé)

Quelques formules approximatives sont couramment utilisées pour calculer la pression de vapeur saturante et la chaleur latente de vaporisation en fonction de la température:

• P_vap = ( q / 100)⁴ avec P_vap en bars et q en °C, entre 100 et 200°C
• équation d’Antoine Log₁₀ (P_vap)=A-B/(C+q) avec A=10.196, B=1730.630, et C=233.426, avec P_vap en Pa et q en °C

• Lv_eau = 2535 - 2.9 q, avec q en °C, et Lv_eau en kJ.kg^-1

Les purgeurs (mécaniques, thermostatiques ou thermodynamiques, cf pages suivantes)

Pour qu'une installation vapeur ait un rendement optimal, il est essentiel d'évacuer les condensats et les incondensables (air) du système. Cette opération est effectuée par les purgeurs.

Les purgeurs de condensâts peuvent être classés en trois groupes principaux: thermostatique, mécanique et thermodynamique.

La sélection d'un type spécifique de purgeur pour une application donnée est fonction de plusieurs facteurs. Par exemple, une installation particulière peut nécessiter une évacuation immédiate des condensats tandis que pour une autre, une rétention du condensât sera désirée de façon à utiliser une partie de sa chaleur sensible. Une évacuation continue du condensât peut également être requise dans certaines applications alors qu'une évacuation par jet peut convenir à d'autres.

Lors de la sélection d'un purgeur il faut également tenir compte de la présence de coups de bélier, du besoin d'éliminer des quantités importantes d'air (phases de démarrage), ou de la nécessité de résister à des condensâts corrosifs.