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Auteur(s)
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Bernard LE NEINDRE : Directeur de recherches au CNRS Laboratoire d’ingénierie des matériaux et des hautes pressionsUniversité Paris-Nord
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le point critique est un point singulier du diagramme de phase d’un fluide pur situé à l’extrémité de la courbe de saturation. Il est défini par trois constantes : une température, une pression et un volume caractéristiques.
La température critique est la limite supérieure de la température de liquéfaction. La pression critique est la limite supérieure de la pression de vapeur saturante et le volume critique est la limite commune aux volumes massiques du liquide saturé et de la vapeur saturante.
La connaissance des propriétés critiques des fluides est indispensable pour l’étude et le fonctionnement de nombreux procédés qui utilisent des fluides aux températures et pressions élevées. Par exemple, dans l’extraction supercritique, qui promet d’avoir un meilleur rendement énergétique que les procédés de séparation traditionnels comme la distillation et l’extraction liquide-liquide, il est important de connaître les conditions opératoires près du point critique afin d’optimiser le pouvoir solvant. En outre, les propriétés critiques sont importantes pour prédire les propriétés thermodynamiques et de transport à l’aide du principe des états correspondants. Ainsi, la température critique, la pression critique et le volume ou la masse volumique critiques sont des constantes des fluides purs couramment utilisées comme paramètres de réduction des grandeurs thermodynamiques. Cette application est importante dans les simulations ou les études de procédés, quand des propriétés comme les pressions de vapeur ou les enthalpies de vaporisation doivent être connues dans un large domaine de conditions expérimentales.
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Principe des états correspondants
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5. Conclusion
Nous avons présenté les méthodes les plus couramment utilisées pour calculer les coordonnées critiques des corps purs.
D’une façon générale, les deux méthodes de contribution de groupements fonctionnels les plus précises pour estimer les coordonnées critiques des substances organiques sont les méthodes d’Ambrose et de Somayajulu, mais elles sont difficiles à utiliser.
La méthode de Somayajulu, qui est la plus récente, est aussi plus générale. Elle permet donc de prédire les coordonnées critiques d’un plus grand nombre de composés, et même celles de certains composés inorganiques. La méthode analytique de Vetere donne une précision comparable pour certaines séries de composés. Notons que de nombreuses substances organiques se décomposent à haute température, c’est-à-dire à des températures inférieures à leur température critique. Aussi, la connaissance de leurs constantes critiques est surtout utile pour calculer celles des mélanges dont elles sont constitutives. Dans ce cas, la solution devient très complexe et dépend, en particulier, de la continuité ou non des lignes critiques. D’une façon générale, pour les mélanges, il est préférable d’utiliser des équations analytiques plutôt que des méthodes de contribution de groupements associés à une loi de mélange. En ce qui concerne les constantes critiques des substances organiques qui se situent dans des domaines de température et de pression inaccessibles à l’expérience, nous avons vu que les méthodes de calcul conduisent à des erreurs importantes, en particulier pour le volume critique. Pour prédire ce dernier, il est donc préférable d’utiliser des méthodes d’états correspondants, comme celle du diamètre rectiligne par exemple , plutôt que des méthodes de calcul.
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BIBLIOGRAPHIE
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