Qu’est-ce que vapeur – Propriétés de vapeur – Définition

Qu’est-ce que la vapeur – Propriétés de la vapeur. La vapeur est un gaz invisible constitué d’eau vaporisée. Les propriétés de la vapeur sont présentées sous forme de «tableaux de vapeur». Génie thermique

Quelle est la vapeur

La vapeur est un gaz invisible constitué d’eau vaporisée, qui se forme lorsque l’eau bout. Lorsque la vapeur est visible, elle contient le brouillard visible de gouttelettes d’eau. Cette vapeur est appelée ” vapeur humide “, mais la ” vapeur sèche ” est toujours invisible. À des pressions plus basses, telles que dans la haute atmosphère ou dans le condenseur des centrales thermiques, la vapeur peut exister à une température inférieure à la température nominale de 100 ° C à la température et à la pression standard.

Diagramme de phase de l'eau
Diagramme de phase de l’eau.
Source: wikipedia.org CC BY-SA

Étant donné que l’eau et la vapeur sont des milieux couramment utilisés pour l’échange de chaleur et la conversion de l’énergie, la vapeur est générée à grande échelle par les systèmes énergétiques, comme par exemple dans les centrales thermiques. Comme dans toutes les centrales thermiques classiques, la chaleur est utilisée pour générer de la vapeur qui entraîne une turbine à vapeur connectée à un générateur qui produit de l’électricité. Notez que les turbines à vapeur modernes génèrent plus de 80% de l’électricité mondiale.

La vapeur est généralement classée selon la fraction vapeur / (liquide + vapeur). Cette fraction est un paramètre très important de la vapeur et est connue sous le nom de qualité de la vapeur.

Voir aussi: Propriétés de l’eau

 

Qualité de vapeur – Fraction de sécheresse

mélange-vapeur-vapeur-liquide-liquide-minComme 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 déterminera la pression et la pression spécifiera 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 qualité de la vapeur

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).

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. À une pression  supérieure à la pression critique, l’   eau est dans un état spécial, appelé état fluide supercritique .

Voir aussi: Saturation

Voir aussi: Fluide supercritique

Voir aussi: Limitation de la vapeur

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).

Propriétés de l'eau - tables à vapeur
Tables de vapeur – paramètres communs dans les systèmes énergétiques

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

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