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 :
-
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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Annexe : condenseurs par mélange5. Conditions d’exploitation
L’exploitation d’un condenseur impose des servitudes, sans lesquelles le fonctionnement du condenseur se dégraderait dans le temps. En fait, pour le condenseur lui-même, le problème réside dans le nettoyage périodique des tubes et des boîtes à eau. Dans le cas où l’exploitant a un dispositif de nettoyage, il faut remplacer de temps en temps (tous les quelques jours, une semaine environ) la charge de boules usées par une charge de boules neuves. De plus, la grille de récupération des boules s’encrassant lentement, dès que la perte de charge à travers cette grille atteint une valeur inadmissible, il faut récupérer les boules et nettoyer la grille. Dans le cas où le nettoyage est manuel, cela se fait en mettant hors service tout le condenseur, ou la moitié en réduisant la charge (lorsque le condenseur est du type nettoyable en marche par moitié ). Le même problème de nettoyage se pose pour les éjecteurs et autres appareils de mise sous vide.
Les anomalies de fonctionnement sont rares. Elles s’observent généralement à la mise en service du condenseur.
Le défaut le plus grave est l’impossibilité de faire le vide. On a une expérience suffisante des débits d’air à extraire pour être sûr que la capacité des extracteurs d’air est rarement mise en cause. En conséquence, il faut rechercher les entrées d’air non seulement au condenseur, mais dans toutes les parties sous vide (turbine, réchauffeur) en liaison avec lui. Au cas où l’on observerait une grande perte de charge dans le condenseur côté vapeur, on peut affirmer que ce phénomène résulte d’une mauvaise conception du condenseur, et les remèdes sont pratiquement inexistants. La meilleure solution consiste encore à retirer des tubes du faisceau.
Lorsque la dégradation des faisceaux tubulaires pour des questions d’érosion, de corrosion ou toute autre raison conduit à une dégradation du fonctionnement, les exploitants entreprennent des programmes de réhabilitation de leurs condenseurs. Le retubage tube à tube, dans la même nuance de matériau, ne pose en général pas de problème.
La nouvelle méthode originale mise au point ces dernières années, et appliquée avec succès dans le monde entier par de nombreux constructeurs, consiste en un remplacement complet du faisceau avec ses plaques tubulaires et intermédiaires, et souvent ses boîtes à eau. Le nouvel élément, entièrement construit en usine, est appelé...
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