Qu’est-ce qu’un liquide saturé et sous-refroidi – Définition

Liquide saturé et sous-refroidi

Comme le montre le diagramme de phase de l’eau, dans les régions à deux phases (par exemple, à la limite des phases vapeur / liquide), la spécification de la température seule déterminera la pression et la spécification de la pression définira la température.

• La courbe de vapeur de saturation est la courbe séparant l’état diphasique de l’état de vapeur surchauffée dans le diagramme Ts.
• La courbe liquide saturé est la courbe séparant l’ état liquide sous – refroidi et l’état biphasé dans le diagramme Ts.

Si une eau existe sous forme liquide à la température de saturation et à une pression de qualité x = 0 , on parle alors d’état liquide saturé (monophasé). Si la température du liquide est inférieure à la température de saturation pour la pression existante, on parle alors de liquide sous – refroidi ou de liquide comprimé . Le terme sous- refroidissement désigne un liquide existant à une température inférieure à son point d’ébullition normal. Par exemple, l’eau bout normalement à 100 ° C (à la pression atmosphérique); à la température ambiante de 20 ° C, l’eau est appelée «sous-refroidie». De manière analogue, le sous-refroidissement est également défini en génie nucléaire, mais dans un autre but.

Par exemple, la température dans le pressuriseur peut être maintenue à 350 ° C (662 ° F), ce qui donne une marge de sous-refroidissement (la différence entre la température du pressuriseur et la température la plus élevée dans le cœur du réacteur) de 30 ° C. La marge de sous-refroidissement est un paramètre de sécurité très important des REP, car l’ébullition dans le cœur du réacteur doit être exclue.

Qualité de vapeur – Fraction de sécheresse

Comme on peut le voir sur le diagramme de phase de l’eau , dans les régions à deux phases (par exemple à la frontière des phases vapeur / liquide), la spécification de la température seule définira la pression et la pression spécifie la température. Mais ces paramètres ne définiront pas le volume et l’enthalpie car il faudra connaître la proportion relative des deux phases présentes.

La fraction massique de la vapeur dans une région liquide-vapeur à deux phases est appelée la qualité de la vapeur (ou fraction de sécheresse), x , et elle est donnée par la formule suivante:

La valeur de la qualité varie de zéro à l’unité . Bien que définie comme un rapport, la qualité est souvent donnée en pourcentage. De ce point de vue, nous distinguons trois types de vapeur de base. Il faut ajouter, à x = 0, on parle d’état liquide saturé (monophasé).

• Vapeur humide
• Vapeur sèche
• Vapeur surchauffée

Cette classification de la vapeur a ses limites. Tenez compte du comportement du système chauffé à la pression, qui est supérieure à la pression critique . Dans ce cas, il n’y aurait pas de changement de phase du liquide à la vapeur. Dans tous les États, il n’y aurait qu’une seule phase. La vaporisation et la condensation ne peuvent se produire que lorsque la pression est inférieure à la pression critique. Les termes liquide et vapeur ont tendance à perdre leur signification.

Voir aussi: Saturation

Propriétés de Steam – Steam Tables

L’eau et la vapeur sont un fluide commun utilisé pour l’échange de chaleur dans le circuit primaire (de la surface des crayons combustibles au flux de liquide de refroidissement) et dans le circuit secondaire. Il est utilisé en raison de sa disponibilité et de sa capacité thermique élevée, tant pour le refroidissement que pour le chauffage. Il est particulièrement efficace pour transporter la chaleur par vaporisation et condensation de l’eau en raison de sa très grande chaleur latente de vaporisation .

Un inconvénient est que les réacteurs à eau modérée doivent utiliser un circuit primaire à haute pression pour maintenir l’eau à l’ état liquide et pour atteindre une efficacité thermodynamique suffisante. L’eau et la vapeur réagissent également avec les métaux que l’on trouve couramment dans les industries comme l’acier et le cuivre, qui sont oxydés plus rapidement par l’eau et la vapeur non traitées. Dans presque toutes les centrales thermiques (charbon, gaz, nucléaire), l’eau est utilisée comme fluide de travail (utilisé en boucle fermée entre la chaudière, la turbine à vapeur et le condenseur) et le liquide de refroidissement (utilisé pour échanger la chaleur perdue vers un plan d’eau). ou l’emporter par évaporation dans une tour de refroidissement).

L’eau et la vapeur sont un milieu commun car leurs propriétés sont très connues . Leurs propriétés sont tabulées dans ce qu’on appelle des « tables de vapeur ». Dans ces tableaux, les propriétés de base et clés, telles que la pression, la température, l’enthalpie, la densité et la chaleur spécifique, sont présentées sous forme de tableau de la courbe de saturation vapeur-liquide en fonction de la température et de la pression. Les propriétés sont également présentées sous forme de tableau pour les états monophasés ( eau comprimée ou vapeur surchauffée) sur une grille de températures et de pressions allant jusqu’à 2000 ºC et 1000 MPa.

D’autres données complètes et faisant autorité peuvent être trouvées sur la page du NIST Webbook sur les propriétés thermophysiques des fluides.

Voir aussi: Tables Steam

Référence spéciale: Allan H. Harvey. Propriétés thermodynamiques de l’eau, NISTIR 5078. Extrait de https://www.nist.gov/sites/default/files/documents/srd/NISTIR5078.htm