Présentation
Auteur(s)
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Christophe MARVILLET : Ingénieur de l’École centrale de Lyon - Chef de laboratoire au CEA/GRETh (Groupement pour la recherche sur les échangeurs thermiques) - Enseignant à l’IFFI (Institut français du froid industriel) – CNAM Paris - Détaché à l’ANVAR/PACA (Marseille)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les principaux fluides caloporteurs sont les gaz sous forme d’azote, d’hélium, d’air, de dioxyde de carbone et de vapeur d’eau caractérisés par un médiocre pouvoir calovecteur et caloporteur : toutefois, leur grande disponibilité pour certains et leurs applications à très haute température pour d’autres en font des fluides couramment utilisés dans les procédés industriels. Pour des procédés industriels fonctionnant jusqu’à des températures de 350 ˚C, les fluides organiques sous forme d’huile minérale ou synthétique peuvent trouver de larges applications. Les fluides halogénés de type PFC ou HFE trouvent des usages où leur rigidité diélectrique et leur volatilité s’appliquent à des procédés de refroidissement ou de production en électronique. Les usages à plus haute température imposent des fluides caloporteurs de type sels fondus voire métaux liquides dont la mise en œuvre reste délicate malgré des propriétés physiques particulièrement favorables.
Cet article est le second volet traitant des fluides caloporteurs et frigoporteurs. Il est complété par l’article Fluides frigoporteurs- Propriétésconcernant plus particulièrement les fluides frigoporteurs.
Pour les définitions générales, les critères de choix ainsi que pour consulter le tableau des notations et symboles, le lecteur se reportera à l’article Fluides caloporteurs et frigoporteurs- Définitions. Critères de choix.
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- Version courante de juil. 2015 par Christophe MARVILLET
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Fluides organiques2. Eau
L’eau peut se présenter, comme fluide caloporteur, sous ses deux phases : liquide et vapeur. Sous forme liquide, compte tenu de ses propriétés, l’eau constitue un excellent caloporteur que nous utiliserons comme fluide de référence dans les comparaisons. Son usage, à l’état pur, est limité à des températures supérieures à 0,01 ˚C (point triple) et inférieures à 300 ˚C, compte tenu des pressions importantes de saturation et des coûts induits pour l’installation que ces températures élevées engendrent. Pouvant dissoudre de très nombreuses espèces minérales sous forme d’ions (Ca++, Mg++, Cl−,
,
) et de gaz (O2, CO2), l’eau naturelle doit être soigneusement filtrée, traitée et purifiée pour une utilisation industrielle.
2.1 Principales propriétés physico-chimiques
Parmi les caractéristiques thermophysiques remarquables de l’eau, citons un point triple à 0,01 ˚C et un point critique très élevé : Tc = 374,15 ˚C et pc = 21,76 MPa. En phase liquide, l’eau présente une forte conductivité thermique (supérieure à 0,6 W/(m · K)), une faible viscosité (0,001 Pa · s à 20 ˚C) et une capacité thermique massique supérieure à celle de tous les fluides caloporteurs (4 200 J/(kg · K)).
Pour éviter les risques d’encrassement particulaire et chimique (entartrage) ainsi que la corrosion, il faut apporter un soin très particulier au traitement et à la surveillance de la qualité de l’eau.
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L’encrassement particulaire peut être largement réduit par une filtration appropriée (filtre, cuve de décantation...).
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L’entartrage carbonaté (CaCO3), sulfaté (CaSO4) incrustant et dur ou siliceux (SiO2, SiO3Ca, SiO3Mg...) peut être en grande partie évité en adoucissant l’eau au moyen de résines échangeuses d’ions....
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