Le refroidissement par évaporation est le processus de refroidissement par vaporisation d’eau pour éliminer la chaleur. L’eau s’évapore lorsqu’elle reçoit sa chaleur latente d’évaporation. L’eau absorbe de la chaleur jusqu’à ce qu’elle reçoive sa chaleur latente de vaporisation, mais le milieu chaud perd également la même quantité de chaleur.

Le système de refroidissement par évaporation en fait un usage actif. Le principe du refroidissement par évaporation est également utilisé dans un lieu étonnamment familier.

Par exemple, certaines automobiles hautes performances sont équipées de systèmes d’injection d’eau pour le refroidissement par évaporation, afin d’améliorer les performances de refroidissement des refroidisseurs intermédiaires refroidis par air combinés à des turbocompresseurs.

Lors des chaudes journées d’été, asperger de l’eau à l’extérieur est également une forme de refroidissement par évaporation en utilisant la chaleur par évaporation pour abaisser la température des revêtements routiers et d’autres surfaces.

L’eau peut également s’évaporer à température ambiante sous pression atmosphérique. Dans ce cas, la masse d’eau ne fait que s’évaporer et non bouillir. Par exemple, si l’eau bout et est et vaporisée à 40 °C, cela entraînera le transfert de grandes quantités de chaleur égales à la chaleur latente d’évaporation.

À pression atmosphérique, l’eau bout à 100 °C. Ensuite, si la pression est baissée en dessous de la pression atmosphérique, le point d’ébullition tombe également sous les 100 °C. La température de saturation est inférieure à 100 °C. Les détails sont expliqués dans Systèmes de chauffage à la vapeur sous vide.

Dans le chauffage à la vapeur sous vide, la vapeur saturée à 100 °C ou moins est utilisée comme source de chauffage, et dans le refroidissement à la vapeur sous vide, le phénomène d’ébullition qui se produit à 100 °C ou moins est utilisé.

Dans des conditions de vide, la pression de saturation de la vapeur dans la plage de température utilisée dans le refroidissement par évaporation sous vide est techniquement de l’ordre de plusieurs kPa, et il n’est pas si difficile d’abaisser la pression à ce niveau. Le problème est que dans un processus de refroidissement par évaporation, plus le refroidissement est important, plus la quantité de vapeur générée sur la surface de transfert de chaleur, qui doit être manipulée d’une manière ou d’une autre, est importante.

Dans cette plage de pression, le volume de vapeur est de mille fois à plusieurs centaines de fois supérieur à celui de l’eau, faisant augmenter rapidement la pression si la vapeur générée n’est pas évacuée. Si la pression augmente, le refroidissement par évaporation ne sera plus possible à la température souhaitée.

Pour cette raison, le système de refroidissement par évaporation utilise une pompe à vide de grande capacité qui peut non seulement créer un vide par aspiration d’air, mais également évacuer la vapeur générée lors du refroidissement par évaporation.

Comme décrit ci-dessus, le refroidissement par évaporation favorise l’évaporation de l’eau dans la plage de pression du vide et atteint des performances de transfert de chaleur du côté refroidissement comparables à celles du chauffage à la vapeur. Dans l’industrie, le refroidissement par évaporation est utilisé aux fins suivantes :

• Refroidissement rapide et homogène pour réduire la formation d’impuretés
• Augmentation du rendement de production grâce à un refroidissement haute performance supprimant les réactions exothermiques.
• Réduction des temps de traitement par lot grâce à un refroidissement plus rapide

De plus, en combinant la technologie de refroidissement par évaporation avec le chauffage à la vapeur sous vide, une commutation rapide entre le chauffage et le refroidissement est possible et un contrôle de température de haute précision peut être obtenu. En raison de leur reproductibilité et de leur contrôle élevés, les systèmes de refroidissement par évaporation sous vide sont couramment utilisés dans les situations suivantes :

• Lorsqu’une régulation rapide de la température est nécessaire, comme la chute de matières premières, des réactions exothermiques ou endothermiques, un transfert de chaleur dans des cuves agitées, etc.
• Lorsque de nombreux utilitaires sont utilisés et qu’il est souhaitable d’éliminer la variation de température entre les lots de production
• Lorsque la détermination rapide des conditions de processus est nécessaire pour piloter de nouveaux produits ou pour la production réelle
• Lors du test de plusieurs conditions de production pour le développement de nouveaux produits

Nous espérons que vous avez apprécié cette série sur le contrôle de la vapeur, ainsi que le chauffage et le refroidissement sous vide. Un contrôle efficace de la vapeur peut permettre d’améliorer la productivité et de réduire les temps de lot, tout en réduisant les dépenses énergétiques et l’empreinte de l’équipement.