Fraction de sécheresse de la vapeur
Qu'est-ce que la fraction de sécheresse ?
La vapeur est dite sature sèche lorsque, à cette pression particulière, sa température est égale au point d'ébullition. Il est difficile de produire de la vapeur sature sèche en pratique et la vapeur contiendra souvent des gouttelettes d'eau. Ainsi, la vapeur générée dans le tambour de la chaudière est souvent humide et contient une certaine humidité. Si le contenu en eau de la vapeur est de 7 % en masse, alors la fraction de sécheresse de la vapeur est dite être 0,93, ce qui signifie que la vapeur n'est qu'à 93 % sèche.
L'enthalpie d'évaporation de la vapeur humide est exprimée comme le produit de l'enthalpie spécifique (hfg) et de la fraction de sécheresse (x). Le contenu calorifique de la vapeur humide et de la vapeur sature sèche sont différents. La vapeur sature sèche a un contenu calorifique (énergie utilisable) plus élevé que la vapeur humide.
Enthalpie réelle d'évaporation
Enthalpie totale réelle de la vapeur humide
Où, hf est l'enthalpie liquide.
La densité de l'eau est supérieure à celle de la vapeur, donc le volume spécifique de l'eau est beaucoup plus faible que celui de la vapeur.
Ainsi, les gouttelettes d'eau dans la vapeur humide occuperont un espace négligeable et le volume spécifique de la vapeur humide est inférieur à celui de la vapeur sèche et est donné par la formule :
Volume spécifique réel = x vg
Où, vg est le volume spécifique de la vapeur sature sèche
Diagramme de phase de la vapeur
La relation entre l'enthalpie et la température correspondant à différentes plages de pression est représentée graphiquement dans le diagramme de phase.
Enthalpie liquide (hf) sur le diagramme de phase
Lorsque l'eau est chauffée de 0oC à sa température de saturation à la pression atmosphérique, elle suit la ligne du liquide saturé jusqu'à ce qu'elle ait reçu toute son enthalpie liquide hf et est représentée par (A-B) sur le diagramme de phase.
Enthalpie de la vapeur sature (hfg)
Toute addition de chaleur supplémentaire entraîne un changement de phase vers la vapeur sature et est représentée par (hfg) sur le diagramme de phase, c'est-à-dire B-C
Fraction de sécheresse (x)
Lorsqu'une chaleur est appliquée, le liquide commence à changer de phase, passant de l'état liquide à l'état vapeur, et la fraction de sécheresse du mélange commence à augmenter, c'est-à-dire se rapproche de l'unité. Dans le diagramme de phase, la fraction de sécheresse du mélange est de 0,5 exactement au milieu de la ligne B-C. De même, au point C du diagramme de phase, la valeur de la fraction de sécheresse est 1.
Ligne C-D
Le point C est sur la ligne de vapeur sature, toute addition de chaleur supplémentaire entraîne une augmentation de la température de la vapeur, c'est-à-dire le début de la surchauffe de la vapeur, représentée par la ligne C-D.
Zone liquide
Région située du côté gauche de la ligne de liquide sature.
Zone de surchauffe
Région située du côté droit de la ligne de vapeur sature.
Zone à deux phases
Zone située entre la ligne de liquide sature et la ligne de vapeur sature, c'est un mélange de liquide et de vapeur. Mélange avec diverses fractions de sécheresse.
Point critique
C'est le point culminant où les lignes de liquide sature et de vapeur sature se rejoignent. L'enthalpie d'évaporation diminue à zéro au point critique, cela signifie que l'eau se transforme directement en vapeur au point critique et par la suite.
La température maximale que le liquide peut atteindre ou exister est équivalente au point critique.
Paramètres du point critique
Température 374,15oC, Pression 221,2 bar, les valeurs au-dessus de celles-ci sont des valeurs supercritiques et sont utiles pour augmenter l'efficacité du cycle de Rankine.
Vapeur flash
Qu'est-ce que la vapeur flash ?
La vapeur flash est produite lorsque la pression de l'eau passe d'une haute pression à une basse pression, l'eau est alors à une température supérieure à la température de saturation à basse pression. Ainsi, cette énergie thermique excédentaire est libérée sous forme de vapeur flash à basse pression. La vapeur ainsi produite est appelée "vapeur flash".
