Théorie de la vapeur 1. Vapeur: notions de base La vapeur d'eau Les applications de la vapeur Les différents états de l'eau et de la vapeur La vapeur flash Comment lire une table de vapeur 2. Contrôle de la vapeur Problèmes avec le contrôle de la température Contrôle de pression de la vapeur Comparaison du chauffage à la vapeur et à l’eau chaude Bases de la vapeur sous vide Systèmes de chauffage à la vapeur sous vide Qu’est-ce que le refroidissement sous vide? 3. Chauffer à la vapeur Chauffer à la vapeur Transfert de la chaleur de la vapeur Coefficient de transfert thermique global Qu'est-ce que la vapeur sous vide? 4. À la découverte des purgeurs de vapeur Qu'est-ce qu'un purgeur de vapeur? Histoire des purgeurs de vapeur #1 Histoire des purgeurs de vapeur #2 Fonctionnement des purgeurs mécaniques : aperçu de leur mécanisme et de leurs mérites Comment fonctionnent les purgeurs à disque : aperçu de leur mécanisme et de leurs mérites Fonctionnement des purgeurs thermostatiques à bilame : Aperçu de leurs mécanismes et leurs mérites 5. Sélectionner un purgeur de vapeur Le choix d'un purgeur : l'influence de l'application Le choix d'un purgeur : déterminer les caractéristiques techniques Le choix d'un purgeur : l'importance du facteur de sécurité et du cycle de vie Purgeurs et orifices - Partie 1 Purgeurs et orifices - Partie 2 Fonderie ou forge Les différentes technologie de purgeurs vapeur selon leurs usages 6. Résoudre les problèmes liés aux purgeurs de vapeur Faites-vous affaire à une fuite de vapeur? Précautions pour les purgeurs de régulation de la température Orientation du purgeur installé Contre-pression dans un purgeur La purge en série La purge de groupe Bouchon vapeur Blocage d'air 7. Contrôle et gestion de purgeurs Introduction à la gestion de vos purgeurs vapeur Coût des pertes de vapeur Guide pour le contrôle des purgeurs de vapeur 8. Coups de bélier Coups de bélier: Qu'est-ce que c'est? Coups de bélier: Le mécanisme Coups de bélier: Établir le lieu et la cause Coups de bélier: Dans les conduites de vapeur Coups de bélier: Dans les installations Coups de bélier: Dans les conduites de condensât Coups de bélier: Conclusion 9. Qualité de la vapeur Vapeur humide vs vapeur sèche : l'importance du titre de la vapeur Les séparateurs et leur rôle dans une installation vapeur Vapeur pure et vapeur propre Problèmes de température posés par l'air Retirer l'air de l'équipement Purgeurs d'air pour vapeur 10. Le transport de la vapeur Bonnes pratiques pour l'évacuation de condensât des lignes de vapeur Conseils d'installation pour la purge de lignes de vapeur L'érosion des conduites de vapeur et de condensât Corrosion dans les conduites de vapeur et de condensât 11. Récupération du condensât La notion de récupération des condensats Retour des condensats et quand il faut utiliser une pompe à condensât La récupération d'énergie: systèmes ouverts et sous pression Conduite de récupération du condensât Qu'est-ce que le phénomène de blocage? Méthodes pour résoudre le blocage Cavitation dans les pompes à condensât 12. Rendement énergétique Purgeurs isolants Compresseurs de vapeur Pourquoi faire des économies d'énergie ? Stratégies de gestion pour les économies d'énergie Récupération de la chaleur fatale Conseils pour économiser de l'énergie sur les chaudières vapeur Conseils pour économiser de l'énergie sur les lignes Astuces d'économies d'énergie pour équipements vapeur Empêcher les fuites de vapeur 13. Air ou gaz comprimé Extraction du condensât de l'air comprimé Empêcher l'engorgement des purgeurs d'air Pistes d'économies d'énergie pour les compresseurs d'air 14. Autres vannes Les types de vannes et leurs applications Vannes by-pass Les clapets de retenue Détendeurs-régulateurs de pression pour vapeur Coefficient de transfert thermique global Table des matières: Le coefficient de transfert thermique global, marqué U, indique la facilité avec laquelle l'énergie thermique passe un milieu. Ses unités sont les suivantes : W/(m2°C). Vapeur/eau L'article suivant montre comment calculer et comparer la valeur U pour le transfert thermique de la vapeur et de l'eau à travers différents types de matériaux, y compris les coefficients de transmission de surface et de paroi. Le coefficient de transfert thermique global est déterminé par l'épaisseur et la conductivité thermique des matériaux à travers lesquels la chaleur est transférée. Plus le coefficient est élevé, meilleur est la diffusion thermique. Dans un échangeur de chaleur, la relation entre le coefficient de transfert thermique global (U) et la puissance thermique échangée (Q) peut être démontrée par l'équation suivante : Avec Q = puissance thermique échangée, W=J/sA = surface d'échange, m2U = coefficient de transfert thermique global, W/(m2°C)ΔTLM =moyenne logarithmique des écarts de température, °C Avec cette équation, on peut voir que U est proportionnel à Q. En supposant que la surface de transfert thermique et la différence de température restent invariables, plus U est élevé, plus la puissance thermique échangée est importante. En d'autres termes, cela signifie que pour un échangeur de chaleur et un produit donnés, une valeur U plus élevée générera des temps de chauffe plus courts et donc une augmentation de la productivité. Calcul de la valeur de U Plusieurs équations peuvent être utilisées pour déterminer U, dont l'une est : Avec h = coefficient de convection thermique, W/(m2°C)L = épaisseur de la paroi, mλ = conductivité thermique, W/(m°C) Transfert thermique à travers une paroi métallique Dans le cas de la production d'eau chaude par exemple, le transfert thermique s'effectue essentiellement du fluide 1 (fluide caloporteur) à travers un solide conducteur (paroi métallique) vers le fluide 2 (eau, le produit à chauffer). Cependant, la résistance thermique de la paroi doit également être prise en compte. C'est pourquoi le coefficient de convection thermique (h), parfois appelé coefficient de transmission thermique surfacique, est inclus dans le calcul du transfert thermique entre un fluide et une paroi conductrice. De plus, dans certaines applications spécifiques telles que le chauffage de procédés pharmaceutiques ou biotechnologiques, la diffusion thermique se réalise à travers plusieurs couches de matériaux. On modélise l'influence de ces couches en ajoutant dans l'équation le rapport épaisseur du solide (L)/conductivité thermique (λ) pour chacune d'entre-elles. Pour faciliter les exemples de calcul ci-dessous, les valeurs suivantes peuvent être utilisées comme référence pour les coefficients de convection thermique : Fluide Coefficient de convection thermique (h) Eau environ 1000 W/(m2 °C) Eau chaude 1000 - 6000 W/(m2 °C) Vapeur 6000 – 15000 W/(m2 °C) Exemple de comparaison de l'influence sur U de différentes sources de chaleur, de vapeur ou d'eau chaude sur l'U Deux cuves à double paroi en acier au carbone (λ = 50 W/(m °C) d'une épaisseur de 15 mm sont utilisées pour chauffer l'eau. L'une utilise de l'eau chaude comme fluide caloporteur, et l'autre, de la vapeur. En supposant des coefficients de transfert thermique de 1000 W/m2 °C pour l'eau à chauffer, 3000 W/m2 °C pour l'eau chaude, et 10000 W/m2 ° C pour la vapeur, calculons les valeurs U des deux procédés de chauffage. Cuve à double enveloppe en acier au carbone - Comparaison entre l'eau liquide et la vapeur d'eau en tant que fluide caloporteur Eau : Vapeur : Avec la vapeur, U augmente de 17%. Supposez maintenant que la paroi de la cuve possède un revêtement en verre de 1 mm d'épaisseur (λ = 0,9 W/(m °C)). L'addition de ces valeurs dans l'équation de U ci-dessus donne les résultats suivants : Cuve à double paroi en verre - Comparaison entre l'eau chaude et la vapeur Eau chaude : Vapeur : En cas de plus forte résistance thermique, la valeur U augmente aussi, mais seulement de 9 %, ce qui démontre comment un mauvais conducteur thermique comme le verre peut fortement gêner le transfert thermique. Ainsi, pour certains appareils de chauffage comme une cuve en acier au carbone, utiliser de la vapeur à la place de l'eau peut améliorer significativement la valeur U et le transfert thermique si le matériau de la paroi est très conducteur. Cependant, avec plusieurs couches de matériaux, (y compris des matériaux peu conducteurs comme le verre), l'amélioration du transfert sera marginale. Certains procédés nécessitent un matériau de paroi spécifique comme le verre, pour éviter toute réaction avec le produit. Néanmoins, le coefficient de transfert thermique peut être amélioré en remplaçant l'eau chaude par la vapeur. Compréhension avancée Encrassement L'encrassement de la surface du matériau de la paroi peut gêner considérablement le transfert thermique. Ce problème peut survenir aussi bien du côté du fluide de chauffage que du côté du produit à chauffer pour de multiples raisons. Certaines causes peuvent être des dépôts de particules du côté du chauffage et des températures trop élevées ou trop basses du côté du produit à chauffer. Par exemple, la pression de la vapeur est parfois augmentée afin de refouler le condensât à travers la vanne de régulation de sortie sur un pot de purge. Cependant, avec une augmentation de la pression à l'intérieur de l'échangeur de chaleur, la température de la vapeur augmente en conséquence, et peut entraîner une augmentation de l'encrassement du côté du produit. Inversement, pour des produits ayant besoin de chaleur pour maintenir leur viscosité, des températures trop basses peuvent provoquer la solidification. Par ailleurs, l'encrassement peut être causé par les résidus entraînés par le condensât. De la même manière que le revêtement en verre, l'incidence de l'encrassement peut être ajoutée à l'équation ci-dessus en incluant le rapport de son épaisseur (LF) sur sa conductivité (λF). Mais il est généralement incorporé et exprimé comme facteur d'encrassement pour un échangeur en service. On utilise ce calcul pour comparer la réduction de U entre un échangeur propre et un échangeur en service. Transfert de la chaleur de la vapeur Qu'est-ce que la vapeur sous vide? 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