Mesure de la "surchauffe"

Salut,

Une autre application pratique du diagramme de Mollier!

L’ idéal pour alimenter nos moteurs est une vapeur sèche. Hors bien souvent à la sortie de la chaudière la vapeur entraîne de microscopiques gouttes d’eau, phénomène de « primage » d’autant plus prononcé que le débit de vapeur est important. Il est possible de minimiser ce problème en laissant un ciel suffisant dans la chaudière et en installant des « pièges à gouttelettes » en sortie de chaudière.

La méthode la plus efficace est de chauffer à nouveau la vapeur pour évaporer les dernières gouttes d’eau. Reprenons le diagramme de Mollier :
( voir https://modelismenavalradioc.forumactif.com/t10249-leau-dans-tous-ses-etats-un-pas-a-pas-pour-debuter-en-thermodynamique#140668),
Nous allons nous assurer que la vapeur sorte de la zone centrale où peuvent coexister vapeur & liquide et la positionner dans la zone de « vapeur surchauffée » où ne peut plus exister que la phase gazeuse. D’où l’appellation de « surchauffeur » pour le dispositif.

Le dispositif est en général très simple : Le tube  de sortie vapeur de la chaudière est exposé au brûleur. Se pose alors la question de la température de cette vapeur surchauffée : Trop basse & le dispositif est inefficace ; trop élevée et l’on risque des problèmes de graissage, de griller les joints de cylindre, etc...

Il faudrait donc connaître la températures de notre vapeur après « surchauffage ». Malheureusement, la mesure directe et précise de la température de la vapeur est quasi impossible à réaliser sur  nos petits modèles et avec nos moyens courants.
Alors ? Le diagramme de Mollier nous donne la solution : Imaginons un cylindre fermé contenant de l’eau avec un petit ciel. Si nous chauffons ce cylindre, une partie de l’eau va se vaporiser mais le cylindre étant fermé il se crée un équilibre avec cohabitation des phases liquides et gazeuses. Et dans ces conditions, il y a une relation directe et fixe entre la pression de la vapeur et sa température. Connaître la pression revient à connaître la température et vice-versa. Et les pressions, ça nous savons les mesurer… Connaissant la pression, il suffira de se référer au tableau donné dans le fil cité ci-dessus pour connaître la température.

« Bobino » (P. Bernard) nous propose donc un petit bulbe de mesure, facile à réaliser et à utiliser.



- Une première enceinte « Tube A » est réalisée en laiton de Ø20mm. La vapeur en provenance du surchauffeur circule dans cette enceinte.
- Un cylindre étanche « Tube B » Ø10mm est installé (brasé) à l’intérieur de l’enceinte « A ».
- L'ensemble est soigneusement calorifugé.
- Le tube « « B » et son contenu vont prendre la température de la vapeur vive circulant tout autour.
- Deux manomètres sont installés, l’un sur le circuit de vapeur vive (tube « A ») l’autre sur la vapeur captive saturée (tube « B »).

L’ interprétation des mesures est très simple. Par exemple :
- Pression manomètre de vapeur vive mesurée sur « A » de 3 bars, c’est à dire 4 bars de pression absolue. C’est la pression de fonctionnement de notre ensemble vapeur.
- Pression manomètre de vapeur captive mesurée sur « B » de 5 bars, c’est à dire 6 bars de pression absolue.
- Nous nous reportons au diagramme de Mollier ou de manière plus précise au tableau donnant les caractéristiques de la vapeur :
• A 6 bars de pression absolue (Tube « B ») correspond une température de 158,84°C. C’est la température du cylindre clos et donc de la vapeur vive.
• A 4 bars de pression absolue (Tube « A ») devrait correspondre une température de 143,62°C si la vapeur était juste saturée humide.
• Hors elle est à 158,84°C. La surchauffe est donc de (158,84°C – 143,62°C) = 15,22°C.

C’est déjà beaucoup, il est généralement admis qu’une dizaine de degrés de surchauffe sont suffisants.
Note : Utiliser sur le tube « B » un mano encaissant 15 ou 20 bars au moins lors des premiers essais car la pression monte très vite avec la température.

On peut donc insérer ce petit bulbe dans notre circuit vapeur et connaître en permanence la surchauffe de notre installation. L’image suivante est une réalisation de « Bobino » ( P. Bernard) un peu simplifiée, le mano « A » étant mis en ligne sur la conduite de vapeur vive évitant ainsi un piquage sur le bulbe.



Et voilà!!

Marcel.
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Hello!
Excellente explication! Merci Rookie!
Bien cordialement.

Bonsoir les vaporistes,
Je pense que ce dispositif pourrait être très utile à ceux qui pratique la vaporisation instantanée. En effet, le principal problème dans la production de vapeur instantanée c'est de pouvoir maîtriser la quantité d'eau que l'on injecte en permanence dans le serpentin de vaporisation. Pas assez de débit = risque de cramer les dernières boucles du serpentin, trop de débit = la machine à vapeur avale de l'eau. La mesure de température étant traduite en pression avec le dispositif à Bobino, on peut très bien imaginer utiliser cette pression, contrebalancée par un ressort, pour actionner une vanne trois voies au refoulement de la pompe qui alimente le serpentin en eau ou même commander une pompe à débit variable.
Qui se sent capable de relever le défi ?
A titre indicatif c'est un dispositif similaire qui régule les installations frigo : un bulbe rempli de liquide frigorigène est mis en contact avec le tuyau de sortie de l'évaporateur. Ce bulbe est relié au détendeur par l'intermédiaire d'un tube capillaire et c'est la pression générée dans le bulbe qui ouvre plus ou moins le détendeur. Une vis de réglage permet d'obtenir le givrage complet de l'évaporateur. Une fois ce réglage effectué, l'installation se démerde toute seule comme une grande !

Hell'0
Quand on a comprit le principe ça parait simple. Et ce qui est bien c'est de penser a détourner ce principe dans ce domaine qui nous intéresse: La vapeur.
Intéressant ce que tu dis JPA: Le frigo qui fait du froid par rapport à la vapeur qui fait du chaud. On penserait de prime abord que tout les sépare...

Mâtin quel Forum et quelle entraide  
@+P!er33

Eh non, le froid, le chaud, la vapeur, la frigo, tout ça c'est de la thermodynamique ! Que l'on ait une chaudière, une installation frigo ou un tank à gaz on se retrouve confronté avec des problèmes liés aux changements d'état (liquide/gaz ou gaz/liquide), la vaporisation ou la liquéfaction nécessitant l'absorbtion ou la restitution de la chaleur latente de vaporisation. Pour que le butane daigne sortir de sa bouteille il faut qu'il pompe une certaine quantité de chaleur prélevée sur le milieu ambiant, le fonctionnement est exactement similaire à celui d'une chaudière. Les corps peuvent changer (eau, butane, propane, liquides frigo, etc.), ils obéissent tous aux mêmes lois !

Salut!
Je reviens sur ce bulbe de surchauffe, parce que nous en avons justement parler cet après midi avec Bobino, et nous nous sommes dit , que l'on pouvait trouver moult applications à ce principe.
Déjà, JPA nous en explique une. Faut dire que le gros rouge et le jus de neurone ne font jamais défaut sur ce Forum!
On peut en faire une sécurité de niveau d'eau dans la chaudière, couplée à une vanne coupe gaz ou à une pompe, petit cheval ou autre,...
On peut la coupler à un interrupteur de mise en route, ou de vanne de mise en marche d'un appareil ou feu d'alerte quelconque.
Bref , on cogite et on en reparlera bientôt.
il suffit juste de sortir Rookie de sa chaise longue afin qu'il nous fasse les dessins.
Cordialement.

JPA a écrit:Eh non, le froid, le chaud, la vapeur, la frigo, tout ça c'est de la thermodynamique !

Je plussois !
Tout juste une inversion dans l'objectif. Et si on sort le mot "évaporateur" de son contexte, allez savoir de quoi l'on parle !!!
Et attention au primage