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Vapeur : notions de base
Retirer l'air de l'équipement
Tel qu'expliqué dans l'article Problèmes de température posés par l'air, retirer l'air des appareils chauffant à la vapeur est essentiel pour assurer le bon fonctionnement d'un système vapeur. L'article qui suit traite en premier lieu de la relation entre les masses volumiques de l'air et de l'eau et ensuite de l'influence de ces masses volumiques sur le positionnement de purgeurs d'air dans les appareils utilisant la vapeur.
Lequel des deux est plus lourd: l'air ou la vapeur?
- Le poids moléculaire moyen de l'air est de 29. Autrement dit, une mole pèse 29 grammes.
- Le poids moléculaire de la vapeur (eau) est de 18. Autrement dit, une mole pèse 18 grammes.
Ainsi, dans des conditions standard*, une mole de vapeur (eau) est plus légère qu'une mole d'air. Toutefois, dans les conditions réelles…
Les masses volumiques de la vapeur et de l'air dépendent grandement :
- Du rapport vapeur/air
- De la pression
- De la température
* CNTP (Conditions normales de température et de pression) : 1 atm, 0°C (273.15 K, 32 F)
| Effet de la pression et de la température sur la masse volumique de l'air et la vapeur |
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En guise d'exemple, cliquez sur le bouton 10 bar trouvé à la gauche du graphique ci-dessus. L'air apparaît alors être plus lourd que la vapeur lorsque la température du mélange est inférieure à 162°C, mais plus léger que la vapeur lorsque la température est plus élevée. Toutefois, pour une pression de 20 bar, le rapport des masses volumiques s'inverse à une température différente, soit 188°C. On voit donc que la température et les pressions partielles du mélange influencent grandement les masses volumiques de la vapeur et de l'air.
Lorsque vous cherchez à bien évacuer l'air d'un système vapeur, installer un purgeur d'air seulement dans le haut ou le bas de l'appareil pourrait ne pas résoudre les problèmes posés par l'air en raison du phénomène d'inversion du rapport des masses volumiques. Assurer une bonne évacuation de l'air hors d'un système vapeur demande donc souvent l'installation de plus d'un purgeur d'air dépendant de la configuration de l'appareil.
De quel point de l'équipement l'air est-il évacué?
Durant la mise en route d'un système vapeur, l'air qui remplit l'espace vapeur est poussé en avant par le flux de vapeur. Etant donné que le chauffage commence lorsque la vapeur pénètre l'équipement, il est essentiel que tout l'air soit évacué.
Lorsque la configuration de l'espace vapeur est simple, comme dans la 1ère animation ci-dessous, un purgeur de vapeur équipé d'une purge d'air à fonctionnement automatique devrait être suffisant pour évacuer l'air dans bien des cas.
Toutefois, il faut faire particulièrement attention aux appareils dont la configuration est complexe et aux appareils utilisant une conduite en siphon car l'air a tendance à se bloquer dans ce type d'équipement même si un purgeur de vapeur avec purge d'air automatique est utilisé.
Pour ce genre de configuration, l'utilisation de purgeurs d'air spécialement conçus pour les systèmes vapeur est conseillée. Les purgeurs d'air devraient être installés dans les endroits vers lesquels l'air a tendance à être poussé et ceux où la circulation est stagnante.
Les purgeurs d'air sont une sorte de vanne automatique dont le mécanisme de fonctionnement ressemble à celui des purgeurs de vapeur thermostatiques. La vanne s'ouvre et se ferme grâce à la différence de température de l'air et de la vapeur.
Pour de plus amples renseignements sur les purgeurs d'air pour vapeur, veuillez lire l'article: Purgeurs d'air pour vapeur