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Revaporisation des condensats de vapeur

Sommaire de la page:

Calcul du taux de vaporisation
Avec les valeurs d'enthalpie
Avec les diagrammes enthalpiques
Installation d'un ballon de revaporisation
Table des propriétés de la vapeur d'eau et des condensats

Voir aussi ...

Les condensats de vapeur sont généralement évacués vers un réseau à une pression inférieure à la pression du réseau dont ils sont issus.
Lors de cette détente il se produit une libération de vapeur qui, après séparation du liquide dans un ballon, est récupéré dans un autre réseau de vapeur.
La quantité de vapeur libérée est d'autant plus importante qu'est grande la différence entre la tension de vapeur du condensat et la pression à laquelle les condensats sont détendus.

Les condensats de vapeur extraits d'un équipement sont généralement en équilibre avec la vapeur qui les a généré. Leur tension de vapeur est donc égale à la pression de la vapeur. Cependant dans certains cas les condensats peuvent être refroidis avant revaporisation. Leur tension de vapeur (ou pression de saturation) sera alors fonction de la température effective.

Calcul du taux de vaporisation

Avec les valeurs d'enthalpie

La revaporisation de condensats est une opération se produisant à enthalpie constante:

M₀×H₀ = M_l×H_l + M_v×H_v

Eau liquide et vapeur ont des enthalpies différentes. La proportion de vapeur formée est définie par le bilan enthalpique:

M_v = (M₀×H₀ - M_l×H_l) ⁄ H_v M_v ⁄ M₀ = H₀ ⁄ H_v - ((1 - M_v) ⁄ M₀)×H_l ⁄ H_v

La résolution de cette relation nécessite un calcul itératif, mais une approximation satisfaisante est fournie par:

M_v⁄ M₀= (H₀ - H_l) ⁄ (H_v - H_l)

avec:
M₀: Masse de condensat avant revaporisation
M_l , M_v: Masse de liquide et de vapeur après revaporisation
H₀: Enthalpie du condensat avant revaporisationH_l , H_v: Enthalpie du liquide et de la vapeur après revaporisation

Les enthalpies liquide et vapeur sont disponibles dans les tables de propriétés de l'eau et la vapeur saturés.

Le tableau suivant donne la quantité de vapeur générée (kg de vap / tonne de condensat):

Press déten (bars)	Température des condensats (°C)
	Pression de condensation (bars eff)
	100	50	20	10	5	3
	311	265	215	185	160	145
	quantité de vapeur générée (kg de vap / tonne de condensat)
50	151	-	-	-	-	-
20	260	128	-	-	-	-
10	313	189	70	-	-	-
5	354	234	120	55	-	-
3	376	260	148	85	33	-
atm	439	329	223	163	114	86

Avec les diagrammes enthalpiques

Comme pour de nombreuses autres substances, les diagrammes enthalpiques pour l'eau sont facilement disponibles. Ils représentent les relations entre les fonctions d'état (enthalpie et entropie) et les variables d'état (pression, température, volume). On les trouve sous différentes présentations, en coordonnées:

enthalpie - entropie (H-S)
température - entropie (T-S)
pression - enthalpie (P-H)

Zoom sur le diagramme enthalpique P-H de l'eau

Ce dernier est sans doute le plus courant. Il est parfois appelé improprement "diagramme de Mollier".

Pour déterminer la proportion de vapeur générée par le flash des condensats, on utilisera la zone du diagramme représentant le mélange liquide vapeur, entre la courbe de saturation du liquide et celle pour la vapeur.
Il est parcouru par une série de courbes représentant la "qualité Q" du mélange, c'est-à-dire la proportion de vapeur dans le mélange.

Exemple:

Une tonne de condensat à 215°C, c'est-à-dire condensés sous une pression de 20 bars eff, est détendue à 10bars eff, puis à pression atmosphérique.
Les tables de valeurs enthalpiques donnent les valeurs suivantes:

H eau saturée à 215°C = 920 kJ/kg
H eau saturée à 11 bars abs = 781 kJ/kg
H eau saturée à 1 bar abs = 417,5 kJ/kg
H vapeur saturée à 11 bars abs = 2780,7 kJ/kg
H vapeur saturée à 1 bar abs = 2675 kJ/kg

La masse de vapeur générée à 10 bars eff est:

(920 - 781) ⁄ (2780,7 - 781) = 0,0695 soit près de 7%

La masse supplémentaire générée à pression atmosphèrique est:

(781 - 417,5) ⁄ (2675 - 417,5) = 0,161 soit 16% de ce qui restait du précédent flash

Au total, c'est:

0,0695 + 0,161 × (1 - 0,0695) = 0,219 soit près de 22% de vapeur qui sera produite.

Le diagramme enthalpique est naturellement plus rapide à utiliser, mais plus imprécis. Nous voyons que:

le condensat initial qui est saturé à 21 bars eff à une température de 210-220°C et une enthalpie d'un peu plus que 900kJ/kg.
détendu il conserve son enthalpie qui se répartie entre le liquide et la vapeur; à 10 bars eff la température du mélange est de 185°C environ
la qualité du mélange est de 7% environ
détendu à pression atmosphérique, le mélange initial conserve son enthalpie initiale; sa empérature chute à 100°C; la qualité du mélange devient alors 22% d'eau vaporisée.
si la vapeur est extraite du premier flash, le liquide restant à 185°C possède une enthalpie de 780 kJ/kg environ
détendu à pression atmosphèrique, il produit un mélange à environ 16% de vapeur.

Installation d'un ballon de revaporisation

Les condensats provenant de plusieurs équipements peuvent être conduits vers un ballon de revaporisation unique.
La vapeur générée est saturée à la pression du ballon.
La pression dans le ballon sera au moins égale à celle du réseau dans lequel la vapeur se déverse. Elle pourra être supérieure si une vanne de détente de la vapeur est installée.
La pression du ballon s'appliquera au réseau de condensats qui l'alimente. On doit en tenir compte pour le dimensionnement de l'évacuation des condensats.
Le ballon doit permettre la séparation de la vapeur générée et du liquide restant:
Un entraînement de goutelettes liquide dans la vapeur peut être le signe d'une section de désengagement insuffisante.
Un entrainement d'un grand volume de liquide peut être le signe d'un soutirage insuffisant du liquide restant.

Table des propriétés de la vapeur d'eau et des condensats

Press absolue (bar)	Temp à saturat (°C)	Enthalpie (kJ/kg)			Volume spécif vapeur (m³/kg)
Press absolue (bar)	Temp à saturat (°C)	Liquide	Vaporis	Vapeur	Volume spécif vapeur (m³/kg)
0,01	6,97	29,30	2484,37	2513,67	129,178
0,012	9,65	40,57	2478,01	2518,58	108,670
0,015	13,02	54,68	2470,04	2524,72	87,959
0,02	17,49	73,43	2459,45	2532,88	66,987
0,025	21,08	88,42	2450,97	2539,39	54,240
0,03	24,08	100,98	2443,86	2544,84	45,653
0,035	26,67	111,82	2437,71	2549,53	39,466
0,04	28,96	121,39	2432,28	2553,67	34,791
0,045	31,01	129,96	2427,41	2557,37	31,131
0,05	32,87	137,75	2422,98	2560,73	28,185
0,06	36,16	151,48	2415,15	2566,63	23,733
0,07	39,00	163,35	2408,37	2571,72	20,524
0,08	41,51	173,84	2402,37	2576,21	18,099
0,09	43,76	183,25	2396,97	2580,22	16,199
0,1	45,81	191,81	2392,05	2583,86	14,670
0,2	60,06	251,42	2357,51	2608,94	7,648
0,3	69,10	289,27	2335,27	2624,55	5,228
0,4	75,86	317,62	2318,43	2636,05	3,993
0,5	81,32	340,54	2304,67	2645,22	3,240
0,6	85,93	359,91	2292,95	2652,86	2,732
0,7	89,93	376,75	2282,67	2659,42	2,365
0,8	93,49	391,71	2273,47	2665,18	2,087
0,9	96,69	405,20	2265,12	2670,31	1,869
1	99,61	417,50	2257,44	2674,95	1,694
1,1	102,29	428,84	2250,33	2679,17	1,549
1,2	104,78	439,36	2243,69	2683,05	1,428
1,3	107,11	449,19	2237,46	2686,64	1,325
1,4	109,29	458,42	2231,57	2689,98	1,237
1,5	111,35	467,13	2225,98	2693,11	1,159
1,6	113,30	475,38	2220,66	2696,04	1,091
1,7	115,15	483,22	2215,58	2698,80	1,031
1,8	116,91	490,70	2210,71	2701,41	0,977
1,9	118,60	497,85	2206,03	2703,88	0,929
2	120,21	504,70	2201,53	2706,23	0,886
2,1	121,76	511,29	2197,18	2708,47	0,846
2,2	123,25	517,63	2192,98	2710,61	0,810
2,3	124,69	523,74	2188,92	2712,65	0,777
2,4	126,07	529,64	2184,97	2714,61	0,747
2,5	127,41	535,34	2181,14	2716,49	0,719
2,6	128,71	540,87	2177,42	2718,30	0,693
2,7	129,97	546,24	2173,80	2720,03	0,669
2,8	131,19	551,44	2170,27	2721,71	0,646
2,9	132,37	556,50	2166,82	2723,32	0,625
3	133,52	561,43	2163,46	2724,88	0,606
3,2	135,74	570,90	2156,95	2727,85	0,570
3,4	137,84	579,91	2150,72	2730,63	0,539
3,6	139,85	588,52	2144,73	2733,25	0,510
3,8	141,77	596,75	2138,97	2735,72	0,485
4	143,61	604,65	2133,40	2738,05	0,462
4,2	145,38	612,25	2128,01	2740,27	0,442
4,4	147,08	619,58	2122,80	2742,37	0,423
4,6	148,72	626,64	2117,73	2744,37	0,405
4,8	150,30	633,47	2112,81	2746,28	0,389
5	151,83	640,09	2108,02	2748,11	0,375
5,2	153,31	646,50	2103,36	2749,85	0,361
5,4	154,75	652,72	2098,81	2751,52	0,349
5,6	156,15	658,77	2094,36	2753,13	0,337
5,8	157,51	664,65	2090,02	2754,66	0,326
6	158,83	670,38	2085,77	2756,14	0,316
6,5	161,98	684,08	2075,52	2759,60	0,293
7	164,95	697,00	2065,75	2762,75	0,273
7,5	167,75	709,24	2056,41	2765,64	0,256
8	170,41	720,86	2047,44	2768,30	0,240
8,5	172,94	731,95	2038,81	2770,76	0,227
9	175,35	742,56	2030,47	2773,03	0,215
9,5	177,66	752,74	2022,41	2775,14	0,204
10	179,88	762,52	2014,59	2777,11	0,194
10,5	182,01	771,94	2007,00	2778,94	0,186
11	184,06	781,03	1999,62	2780,65	0,177
11,5	186,04	789,82	1992,43	2782,25	0,170
12	187,96	798,33	1985,41	2783,74	0,163
12,5	189,81	806,58	1978,56	2785,14	0,157
13	191,60	814,60	1971,86	2786,46	0,151
13,5	193,35	822,39	1965,30	2787,69	0,146
14	195,04	829,97	1958,88	2788,85	0,141
14,5	196,69	837,35	1952,58	2789,93	0,136
15	198,29	844,56	1946,40	2790,96	0,132
16	201,37	858,46	1934,36	2792,82	0,124
17	204,31	871,74	1922,72	2794,46	0,117
18	207,11	884,47	1911,43	2795,91	0,110
19	209,80	896,71	1900,47	2797,18	0,105
20	212,38	908,50	1889,79	2798,29	0,100
21	214,86	919,87	1879,39	2799,26	0,095
22	217,25	930,87	1869,23	2800,10	0,091
23	219,56	941,53	1859,29	2800,82	0,087
24	221,79	951,87	1849,56	2801,43	0,083
25	223,95	961,91	1840,03	2801,93	0,080
26	226,05	971,67	1830,67	2802,34	0,077
27	228,08	981,18	1821,48	2802,66	0,074
28	230,06	990,46	1812,45	2802,90	0,071
29	231,98	999,51	1803,56	2803,06	0,069
30	233,85	1008,34	1794,81	2803,15	0,067
31	235,68	1016,99	1786,19	2803,17	0,065
32	237,46	1025,44	1777,69	2803,13	0,062
33	239,20	1033,72	1769,30	2803,02	0,061
34	240,90	1041,84	1761,02	2802,86	0,059
35	242,56	1049,80	1752,85	2802,64	0,057
36	244,18	1057,61	1744,77	2802,38	0,055
37	245,77	1065,27	1736,78	2802,06	0,054
38	247,33	1072,81	1728,88	2801,69	0,052
39	248,86	1080,21	1721,07	2801,28	0,051
40	250,35	1087,49	1713,33	2800,82	0,050
42	253,26	1101,71	1698,08	2799,79	0,047
44	256,07	1115,50	1683,09	2798,60	0,045
46	258,78	1128,90	1668,36	2797,26	0,043
48	261,40	1141,94	1653,86	2795,80	0,041
50	263,94	1154,64	1639,56	2794,21	0,039
52	266,40	1167,04	1625,46	2792,50	0,038
54	268,79	1179,14	1611,53	2790,67	0,036
56	271,12	1190,98	1597,76	2788,75	0,035
58	273,38	1202,57	1584,15	2786,72	0,034
60	275,58	1213,92	1570,67	2784,59	0,032
62	277,73	1225,06	1557,31	2782,37	0,031
64	279,83	1235,99	1544,07	2780,06	0,030
66	281,87	1246,72	1530,94	2777,67	0,029
68	283,87	1257,28	1517,91	2775,19	0,028
70	285,83	1267,66	1504,97	2772,63	0,027
72	287,74	1277,88	1492,11	2769,99	0,027
74	289,61	1287,95	1479,33	2767,28	0,026
76	291,45	1297,87	1466,62	2764,49	0,025
78	293,25	1307,65	1453,97	2761,62	0,024
80	295,01	1317,31	1441,37	2758,68	0,024
82	296,74	1326,84	1428,83	2755,67	0,023
84	298,43	1336,26	1416,33	2752,60	0,022
86	300,10	1345,57	1403,88	2749,45	0,022
88	301,74	1354,77	1391,46	2746,23	0,021
90	303,34	1363,87	1379,07	2742,94	0,020
95	307,25	1386,23	1348,20	2734,43	0,019
100	311,00	1408,06	1317,43	2725,49	0,018
105	314,60	1429,45	1286,68	2716,13	0,017
110	318,08	1450,44	1255,90	2706,35	0,016
115	321,43	1471,10	1225,03	2696,12	0,015
120	324,68	1491,46	1193,99	2685,45	0,014
125	327,81	1511,58	1162,72	2674,31	0,013
130	330,85	1531,51	1131,17	2662,68	0,013
135	333,80	1551,29	1099,25	2650,54	0,012
140	336,67	1570,96	1066,90	2637,86	0,011
145	339,45	1590,58	1034,01	2624,59	0,011
150	342,16	1610,20	1000,50	2610,70	0,010
155	344,79	1629,88	966,24	2596,12	0,010
160	347,35	1649,69	931,10	2580,79	0,009
170	352,29	1690,03	857,47	2547,50	0,008
180	356,99	1732,09	777,74	2509,83	0,008
190	361,47	1777,15	688,85	2466,01	0,007
200	365,75	1827,21	585,13	2412,35	0,006
210	369,83	1887,56	451,04	2338,59	0,005
220	373,71	2011,34	161,75	2173,09	0,004
220,64	373,95	2084,26	0,00	2084,26	0,003

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