Présentation
Auteur(s)
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William LÉVY : Ingénieur de l’École Centrale de Lyon - Directeur du Département Contrats de la société Delas
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Lire l’articleINTRODUCTION
Il est de coutume de désigner par condenseur un appareil dont la fonction principale est de condenser de la vapeur, le réchauffage obligatoire du fluide froid auxiliaire n’étant qu’une conséquence (parfois nuisible), par opposition aux échangeurs de chaleur (réchauffeurs) où la condensation de vapeur n’est qu’un moyen d’obtenir le but désiré : le réchauffage d’un certain fluide.
Nous pouvons classer les condenseurs en deux grandes familles :
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les condenseurs par surface, sans contact entre la vapeur à condenser et le fluide réfrigérant, une surface d’échange s’interposant entre eux ;
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les condenseurs par mélange avec, comme leur nom l’indique, mélange total entre la vapeur à condenser et le fluide réfrigérant.
Ces derniers restent très peu utilisés du fait de l’impossibilité de mélange entre la vapeur et l’eau de refroidissement, en général de l’eau brute 6.
Pour condenser une vapeur saturée, la Physique nous enseigne qu’il faut soutirer à cette vapeur une certaine quantité de chaleur, dite enthalpie de vaporisation, et la céder à une source froide. Un condenseur a donc besoin d’une source froide qui est, dans le cas le plus général, un liquide bon marché. Étant donné les débits calorifiques mis en jeu, il s’est avéré que la source froide la moins chère était l’eau, mais on utilise aussi l’air comme réfrigérant (article Refroidissement des eaux dans ce traité). Nous pouvons classer les fluides réfrigérants comme suit :
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eau douce (rivière) ;
-
eau de mer ;
-
air.
Les grands domaines d’emploi des condenseurs sont :
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la production de l’énergie ;
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l’industrie chimique ;
-
la technique du froid.
Dans l’état actuel des choses, le problème des condenseurs se pose de la manière la plus ardue à l’ingénieur dans le cadre de la production de l’énergie. C’est pourquoi nous consacrons cet article à ce domaine exclusivement, le lecteur pouvant, pour d’autres applications, adapter les formules et règles données ici et en tirer des conclusions applicables facilement à tous les problèmes particuliers de condenseurs.
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Étude théorique des condenseurs refroidis à l’eau6. Annexe : condenseurs par mélange
Dans un condenseur par mélange, l’eau et la vapeur sont en contact direct.
Le principe du condenseur par mélange (figure 29) est extrêmement simple. L’eau de réfrigération est introduite dans le condenseur où elle est pulvérisée le plus finement possible à travers des pulvérisateurs. Elle rencontre la vapeur à condenser soit à équicourant, soit à contrecourant, et le mélange intime des deux fluides assure la condensation de la vapeur et le réchauffage de l’eau. Un certain nombre de chicanes, disposées sur le parcours de la vapeur et de l’eau, favorisent l’échange.
Comme pour le condenseur par surface, lorsque l’appareil fonctionne sous vide, un système extracteur d’air est indispensable.
Les gaz incondensables sont extraits à la partie supérieure du condenseur.
Le calcul du débit d’eau de refroidissement théorique ne présente aucune difficulté.
Si Q v est le débit de vapeur à condenser, à l’enthalpie H v , H c désignant l’enthalpie du condensat à la température de saturation correspondant à la pression théorique du condenseur, et He désignant l’enthalpie de l’eau de réfrigération à l’entrée du condenseur, le débit d’eau Q e vaut :
Le diamètre de l’appareil se détermine à partir de la figure 29, qui donne la vitesse optimale de la vapeur en fonction de la pression au condenseur.
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Avantages des condenseurs par mélange :
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leur simplicité ;
-
leur fiabilité.
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Inconvénients des condenseurs par mélange :
-
ils exigent une eau de refroidissement de même qualité que la vapeur à condenser ;
-
ils sont limités en taille du fait de la remarque précédente.
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