Calcul de la chaleur libérée par la vapeur

La majeure partie de l'énergie libérée par la vapeur se produit au cours de sa condensation.
Pour un calcul rapide et approximatif, on peut ne considérer que cette chaleur de condensation que l'on trouve facilement dans de nombreuses publications.
Mais pour un calcul plus précis, il est nécessaire de tenir compte également des quantités de chaleur échangées:

1. pour amener une vapeur surchauffée à sa température de condensation,
2. pour refroidir les condensats jusqu'à leur température d'évacuation.

Ces quantités peuvent facilement atteindre plus de 10% de la quantité totale échangée. Pour faire ce calcul, le plus simple et le plus rigoureux, est de faire un bilan enthalpique, c'est-à-dire de faire la différence entre l'enthalpie de la vapeur en entrée et l'enthalpie des condensats en sortie. C'est ce que permet de faire la calculatrice ci-dessous.

Calcul des propriétés de la vapeur d'eau

La calculatrice ci-dessous utilise la bibliothèque de programmes open-source proposée par l'organisation CoolProp.org.
Les propriétés de la vapeur qui sont calculées sont conformes à la formulation IAPWS95.
Le calcul fait appel à du code javascript interprété par votre navigateur.

La calculatrice

Définir la vapeur au moyen de deux paramètres à choisir entre Pression, Température, Qualité, Enthalpie ou Entropie.
Les couples de paramètres les plus usités sont:

• Pression et Température
• Pression et Qualité
• Température et Qualité

Calcul

Bilan thermique

Chaleur transférée:

dont:

• pour le refroidissement de la vapeur jusqu'à sa température de condensation à
• pour la condensation de la vapeur à
• pour le refroidissement des condensats jusqu'à

Interprétation des résultats

Si la majeure fraction de la chaleur libérée est due à la condensation de la vapeur, pour qu'elle se produise, il est indispensable d'amener la vapeur d'alimentation à sa température de condensation (dit "point de rosée").

La fraction de la chaleur échangée pour le refroidissement de la vapeur est important à connaître, car le coefficient de transfert thermique pour le refroidissement de la vapeur peut être de dix fois inférieur à celui pour la condensation, ce qui signifie que si ce refroidissement représente 10% de l'échange total, il peut nécessiter autant de surface que les 90% représentant l'échange en condensation. C'est pourquoi, sur les installations de forte puissance, pour optimiser le coût des échangeurs, il est important de désurchauffer la vapeur avant sont utilisation.

Le calcul du bilan thermique suppose que:

1. les conditions d'entrée sont celles de la vapeur prélevée sur un réseau en pression
2. la vapeur est détendue dans une vanne à l'entrée de l'équipement
3. la condensation s'effectue à une pression qui est celle spécifiée pour les conditions de sortie des condensats.

Si tel n'est pas le cas, le tableau des propriétés fourni toutes les informations utiles pour refaire le calcul.