Vapeur humide vs vapeur sèche : l'importance du titre de la vapeur

Saviez-vous que les chaudières ne produisent pas de la vapeur saturée (vapeur sèche) à 100% ? Quand une chaudière vapeur chauffe de l'eau, les bulles qui explosent en surface vont projeter des gouttelettes d'eau dans la vapeur. À moins d'utiliser un surchauffeur, cela provoquera une humidification partielle de la vapeur d'alimentation (vapeur humide) du fait du liquide venu s'ajouter à celle-ci.

Titre de la vapeur

Le titre de la vapeur est utilisé pour quantifier la teneur en eau de la vapeur. Si la vapeur contient une masse d'eau de 10%, on dit qu'elle est sèche à 90% ou qu'elle a un titre de 0,9.

Le titre de la vapeur est un élément important, car elle a un impact direct sur la quantité totale d'énergie transférable contenue dans la vapeur (généralement, la chaleur latente) ce qui affecte l'efficacité et la qualité du chauffage.

Par exemple, une vapeur saturée (sèche à 100%) contient 100% de chaleur latente disponible à cette pression. L'eau saturée, qui ne possède pas de chaleur latente et, par conséquent, 0% de siccité, contient uniquement de la chaleur sensible.

Titre de la vapeur = 100% - [% d'eau entraînée] (en masse)

Calcul de la chaleur totale d'une vapeur humide

La table de la vapeur contient des valeurs telles que l'enthalpie (h), le volume spécifique (ν), l'entropie (s), etc., pour une vapeur saturée (sèche à 100%) et pour une eau saturée (titre de 0%), mais pas pour une vapeur humide.

Ces valeurs peuvent être calculées en considérant simplement le ratio de vapeur par rapport à celui de l'eau, comme décrit dans les équations suivantes :

Volume spécifique (ν) d'une vapeur humide

• Définitions :
• X = Titre (% / 100)
• ν_f = Volume spécifique de l'eau saturée
• ν_g = Volume spécifique de la vapeur saturée

Enthalpie spécifique (h) d'une vapeur humide

• Définitions :
• X = Titre (% / 100)
• h_f = Enthalpie spécifique de l'eau saturée
• h_f = Enthalpie spécifique de la vapeur saturée - Enthalpie spécifique de l'eau saturée

Entropie spécifique (s) d'une vapeur humide

• Définitions :
• X = Titre (% / 100)
• s_f = Entropie spécifique de l'eau saturée
• s_fg = Entropie spécifique de la vapeur saturée - Entropie spécifique de l'eau saturée

Plus la vapeur est humide, plus le volume spécifique, l'enthalpie et l'entropie seront faibles, car le titre est un facteur de condition à 100%. Comme le titre de la vapeur a un impact significatif sur toutes ces valeurs, il est crucial, afin de permettre une meilleure efficacité de chauffage, de fournir une vapeur avec un titre le plus proche possible des 100%.

La relation entre le titre de la vapeur et l'enthalpie

Lorsque la vapeur est chargée en eau, la chaleur latente diminue, donc la vapeur transfère moins de chaleur vers le dispositif ou le produit qui est chauffé.

Le titre de la vapeur diminue pendant le transport

Pendant le transport, il y a une perte de chaleur par rayonnement via les tuyauteries. Ce qui entraîne la perte d'une partie de la chaleur latente de la vapeur qui redevient de l'eau, réduisant ainsi le titre de la vapeur.

Gouttelettes d'eau entraînées dans la vapeur

Des mesures adaptées doivent être prises afin d'évacuer tout le condensât présent dans les tuyauteries de distribution de vapeur, y compris les gouttelettes d'eau entraînées dans le flot de vapeur.

Comme la vapeur humide affecte non seulement l'efficacité du transfert d'énergie, mais peut aussi provoquer l'érosion des tuyaux et des équipements critiques, tels que les lames des turbines, il est fortement recommandé de prendre des mesures préventives, telles que l'utilisation d'un séparateur de vapeur afin d'éliminer le condensât entraîné, et de suivre les conseils donnés dans ces articles:

• Bonnes pratiques pour l'évacuation de condensât des lignes de vapeur
• L'érosion des conduites de vapeur et de condensât