Charge de condensats des systèmes de chauffage à vapeur

Vue d'ensemble

Dans les systèmes chauffés à la vapeur, la charge de condensat représente la masse de vapeur qui doit être fournie (et ensuite condensée) pour répondre à une exigence de chauffage de processus. Deux scénarios fondamentaux se présentent en pratique :

• Transfert de chaleur à travers une surface — la vapeur se condense d'un côté d'un échangeur de chaleur, transférant de l'énergie à un fluide ou un gaz de l'autre côté.
• Chauffage d'un lot de matériel — l'énergie de la vapeur élève la température d'un produit d'un état initial à un état cible.

Dans les deux cas, la charge de condensat requise est déterminée en divisant la demande totale de chaleur par la chaleur latente de l'alimentation en vapeur.

Formules clés

Transfert de chaleur à travers une aire

$Q = U \cdot A \cdot \Delta t$

Chaleur totale transférée à travers une surface d'aire $A$, avec un coefficient de transfert de chaleur global $U$ et une différence de température moyenne $\Delta t$ entre la vapeur et le fluide secondaire.

Chauffage d'un matériel (lot)

$Q = m \cdot c_p \cdot (t_2 - t_1)$

Chaleur totale nécessaire pour élever une masse $m$ de matériel (chaleur spécifique $c_p$) de la température $t_1$ à $t_2$.

Charge de condensat

Une fois que la chaleur totale $Q$ et le temps de processus $h$ sont connus, le débit de chaleur et le débit massique de condensat s'ensuivent directement :

$\dot{Q} = \frac{Q}{h}$

$\dot{m}_{cond} = \frac{\dot{Q}}{L}$

où $L$ est la chaleur latente de condensation pour la pression d'alimentation en vapeur et $h$ est le temps de chauffage disponible.

Variables

Données de référence

Chaleur latente de la vapeur saturée

Coefficients de transfert de chaleur globaux typiques (U)

Calculateur

Charge de condensat provenant du chauffage de surface

Charge de condensat provenant du chauffage par lot

Convertisseur d'unités

Tableaux originaux restaurés

Les tableaux suivants sont restaurés à partir de la page source d'origine afin de préserver les données de référence complètes.

Notes d'ingénierie

• Les charges de démarrage prédominent. Le chauffage des équipements et des tuyauteries froids de la température ambiante à la température de fonctionnement peut nécessiter plusieurs fois le débit de condensat en régime permanent. Dimensionnez les conduites principales de vapeur et les pièges à vapeur en conséquence.
• Vapeur flash. Lorsque le condensat haute pression est déchargé dans un réservoir à basse pression, une partie se vaporise à nouveau. La récupération de la vapeur flash peut préchauffer l'eau d'alimentation et réduire la charge totale de la chaudière.
• Air et gaz non condensables. Même de petites concentrations d'air réduisent considérablement la valeur U effective. Installez des purgeurs d'air sur les surfaces chauffées à la vapeur et assurez un dimensionnement approprié des purgeurs lors du démarrage.
• Facteurs d'encrassement. Les valeurs U dans le tableau ci-dessus représentent des conditions propres. Ajoutez des résistances d'encrassement (typiquement 0.0001–0.0003 m²·K/W par surface) lors du dimensionnement des échangeurs pour de longs intervalles de service.
• Dimensionnement des pièges. Les pièges à vapeur doivent être dimensionnés pour au moins la charge maximale de condensat, y compris les marges de démarrage, typiquement 1.5–3× la charge de fonctionnement normale.
• Dépendance de la chaleur latente à la pression. Utilisez toujours la chaleur latente correspondant à la pression d'alimentation réelle. À des pressions plus élevées, la chaleur latente diminue, donc un débit massique de vapeur plus important est nécessaire pour la même charge thermique.

Références

• Source originale — Engineering ToolBox