La vapeur dans tous ses états!

DIAGRAMME DE MOLLIER .
Ou plutot : interprétation , courbe de la transformation de l'eau en vapeur ,proposée par L.Syukens.
Pas de phase solide, pour la facilité de compréhension.
Faire de la vapeur sans lire les cahiers de ce Monsieur, c'est comme partir en mer sans rien comprendre à la météo.

Je voulais parler de laminage et de la surchauffe sans augmentation de température mais avant il faut comprendre le diagramme que nous présente L.Suykens çi-dessous.


Il nous faut d'abord considérer :
-1 La ligne horizontale : 1 bar qui va de A en D.
ou bien
-2 La ligne oblique : « Saturation d'eau I » qui passe par le point critique.


1-Ligne horizontale à Pression Atmosphérique.
Prenons un cylindre de forme quelconque , dans lequel , on met 1 Litre d'eau aux conditions standard.
Sur cette eau , on pose un piston . On chauffe jusqu'au point d'ébullition !
Si on regarde la courbe horizontale de A ----> B L'eau monte en T° et atteint 100°C et il aura fallu délivré 100Kcal/Kg. (@ cond. Stds).
L'eau emmagasine de la chaleur mais ne change pas d'état. C'est ce qu'on appelle « Chaleur sensible ».
Continuons à chauffer = la température ne monte plus. La quantité de chaleur délivrée augmente.
L'eau commence à changer d'état , de liquide en gazeux , c'est ce qu'on appele la « Chaleur latente ».
Le piston monte.
Lorsqu'on a délivré 539 Kcal/kg = toute l'eau s'est évaporée et le volume occupé par la vapeur saturée sèche occupe un volume de 1721 Litres.
Conclusion : 1 litre d'eau chauffé jusqu'à évaporation totale occupe 1,721 M3
Retenons que si on ne délivre que 10% des 539Kcal/kg nécessaires à l'évaporation totale , c'est à dire 53,9Kac/Kg. Ces 10% de chaleur représente 10% des 1721 Litres et donc la vapeur a un « titre » de 10. Il y a encore 90% d'eau dans le cylindre, mais la vapeur, elle , occupe un volume de 172L.
Donc : 0,9 ltre d'eau et 172L de vapeur .
Lorsque toute l'eau est évaporée, c'est de la vapeur saturée sèche qui occupe 1761 litre à pression atmosphérique. La vapeur a un titre de 100.
Retenons dans un coin de ta tête que pour évaporer 1 litre d'eau à Pression atmosphérique, il faut 645 Kcal/kg.
On ne va pas rentrer dans les détails.
Au début de la vaporisation le titre est de 0. Quand toute l’eau est passée en vapeur le titre est de 1.
La chaleur latente augmente au fur et à mesure que le titre augmente. Cela veut dire que pour connaitre l’enthalpie massique d’un mélange eau-vapeur, il faut savoir sa pression, sa température mais aussi son titre.
On va donc regarder la table de la vapeur !

On a vu ce qui se passait au fur et à mesure que l'eau s'évaporait et son changement d'état à pression atmosphérique.
Imaginons à présent la même situation mais on bloque le piston lorsque l'eau commence à bouillir = 100°C & 100Kcal/Kg. On suit la ligne « I » dite de saturation d'eau sur le diagramme que nous montre L.Syukens.

-2 La ligne « Saturation d'eau ».
Que va-t'il se passer si on continue à chauffer ? Appelle Mariotte !
Le cylindre est solide et on peut voir au travers des parois.
Que se passe-t'il ? Rien ! La pression monte et la température aussi, puisque le volume ne varie pas ! Le piston est bloqué et on empêche donc toute vaporisation.
Là, il faut regarder la table de la vapeur pour mieux comprendre.
On prend la ligne ou la pression atteint 50 bars.
On pousse sur le piston jusqu'à obtenir 50 bars ;
L'eau étant incompressible (ou si peu à cette T°), on a toujours 1 Litre qui a reçu 100 Kcal mais qui est à 50 bars.
On continue à chauffer , ce qui ajoute encore 174 Kcal . L'eau de dilate jusquà occuper 1,28L
on a donc 100 Kcal reçu pour porter l'eau à ébullition et encore 174kcal pour amener l'eau à 50 Brs. Total = 274 Kcal.

Si on trace une ligne horizontale à 50 bars sur le diagramme. Donc , que l'on décide de garder cette pression mais que l'on continue de chauffer en laissant le piston reculer. Si on regarde sur le diagramme, on a 274 Kcal
A partir de là , la chaleur totale nécessaire pour évaporer toute l'eau à cette pression est de 393 Kcal.
Donc , à 274 + 393 = 667 = chaleur totale pour amener cette eau à vaporisation complète.
On constate aussi que plus la chaleur latente de vaporisation diminue, c'est parce que la chaleur emmagasinée dans ce liquide pour le monter en pression augmente.
C'est vérifié sur le diagramme.
De même que l'on peut lire que le volume d'1 L (=1Kg) à cette pression et T° est 0,040M3 ou 40 litres.
Nous avons donc 40 litre de vapeur saturée sèche à 50 Bars.
Donc , si ton moteur consomme 1 litre de vapeur par min , tu en as pour 40 min à 50 bars ! Facile ,non ? Et tout ça , c'est déjà calculé dans la table du dessus.

Un exemple avec 5 bars Abs pour coller à la réalité de nos chaudières .
A 5 bars Abs ; 1 Litre d'eau vaporisée, occupe un volume de 381 L. Si tu as une chaudière qui contient 1 L , on considère que qu'il n'y a que 50% de vapeur opérationnelle.
==> 381 L / 2 = 190 L = 190 000 cc
Donc si ton moteur est un 5cc et qu'il tourne à 600 TPM =>
5 x 600Tpar min = 3000 cc.
Ton autonomie sera donc de 190 000cc / 3000cc = 63 min.
Prendre en compte une perte de35% minimum par pécaution.

Conclusion : on peut avoir des chaudières qui montent très haut en pression > de 60 Bars sans pour autant avoir besoin de beaucoup plus de chaleur qu'à une pression plus faible.

C'est juste une aide pour aider à comprendre le diagramme de Mollier, comme le présente L;Suykens.
A présent, il va étre beaucoup plus facile de parler de laminage et de pression adiabatique ! LOL
Mais une chose à la fois!

Ps :Déjà que je m’emmêle les pédales avec cette théorie toute neuve pour moi, alors n'hésitez pas à intervenir, surtout si je dis des conneries !
Le but ultime étant de comprendre ce que l'on fait et d'en faire profiter les autres.
Pour ceux qui aiment couper les cheveux en 4 , j'ai consulté plusieurs tables qui donnent des résultats sensiblement différents les unes des autres.
Les unités de mesure étant la louche et le pouce, ça ne change pas grand chose fondamentalement.

J'adore tes exposés KBIO.
Toujours une mine d'informations.
Je ne m'en lasse pas. :D :D
Laurent.

ouille ouille ouille ma pauvre tête :cheers:

chapeau pour les vaporistes
cousinhub

Bonjour à tous,

Bon sang, j'ai l'impression d'être de retour au boulot (clim) mais j'ai tout relus quand même

Merci pour cette documentation incontournable.