Mesure de la surchauffe.

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Mesure de la surchauffe.

Message par KBIO le Sam 18 Nov - 8:30

Une autre application pratique du diagramme de Mollier!

L’ idéal pour alimenter nos moteurs est une vapeur sèche. Hors bien souvent à la sortie de la chaudière la vapeur entraîne de microscopiques gouttes d’eau, phénomène de « primage » d’autant plus prononcé que le débit de vapeur est important. Il est possible de minimiser ce problème en laissant un ciel suffisant dans la chaudière et en installant des « pièges à gouttelettes » en sortie de chaudière.

La méthode la plus efficace est de chauffer à nouveau la vapeur pour évaporer les dernières gouttes d’eau. Reprenons le diagramme de Mollier :
( voir http://modelismenavalradioc.nouvellestar6.com/t10249-leau-dans-tous-ses-etats-un-pas-a-pas-pour-debuter-en-thermodynamique#140668),
Nous allons nous assurer que la vapeur sorte de la zone centrale où peuvent coexister vapeur & liquide et la positionner dans la zone de « vapeur surchauffée » où ne peut plus exister que la phase gazeuse. D’où l’appellation de « surchauffeur » pour le dispositif.

Le dispositif est en général très simple : Le tube  de sortie vapeur de la chaudière est exposé au brûleur. Se pose alors la question de la température de cette vapeur surchauffée : Trop basse & le dispositif est inefficace ; trop élevée et l’on risque des problèmes de graissage, de griller les joints de cylindre, etc...

Il faudrait donc connaître la températures de notre vapeur après « surchauffage ». Malheureusement, la mesure directe et précise de la température de la vapeur est quasi impossible à réaliser sur  nos petits modèles et avec nos moyens courants.
Alors ? Le diagramme de Mollier nous donne la solution : Imaginons un cylindre fermé contenant de l’eau avec un petit ciel. Si nous chauffons ce cylindre, une partie de l’eau va se vaporiser mais le cylindre étant fermé il se crée un équilibre avec cohabitation des phases liquides et gazeuses. Et dans ces conditions, il y a une relation directe et fixe entre la pression de la vapeur et sa température. Connaître la pression revient à connaître la température et vice-versa. Et les pressions, ça nous savons les mesurer… Connaissant la pression, il suffira de se référer au tableau donné dans le fil cité ci-dessus pour connaître la température.

« Bobino » (P. Bernard) nous propose donc un petit bulbe de mesure, facile à réaliser et à utiliser.



- Une première enceinte « Tube A » est réalisée en laiton de Ø20mm. La vapeur en provenance du surchauffeur circule dans cette enceinte.
- Un cylindre étanche « Tube B » Ø10mm est installé (brasé) à l’intérieur de l’enceinte « A ».
- L'ensemble est soigneusement calorifugé.
- Le tube « « B » et son contenu vont prendre la température de la vapeur vive circulant tout autour.
- Deux manomètres sont installés, l’un sur le circuit de vapeur vive (tube « A ») l’autre sur la vapeur captive saturée (tube « B »).

L’ interprétation des mesures est très simple. Par exemple :
- Pression manomètre de vapeur vive mesurée sur « A » de 3 bars, c’est à dire 4 bars de pression absolue. C’est la pression de fonctionnement de notre ensemble vapeur.
- Pression manomètre de vapeur captive mesurée sur « B » de 5 bars, c’est à dire 6 bars de pression absolue.
- Nous nous reportons au diagramme de Mollier ou de manière plus précise au tableau donnant les caractéristiques de la vapeur :
• A 6 bars de pression absolue (Tube « B ») correspond une température de 158,84°C. C’est la température du cylindre clos et donc de la vapeur vive.
• A 4 bars de pression absolue (Tube « A ») devrait correspondre une température de 143,62°C si la vapeur était juste saturée humide.
• Hors elle est à 158,84°C. La surchauffe est donc de (158,84°C – 143,62°C) = 15,22°C.

C’est déjà beaucoup, il est généralement admis qu’une dizaine de degrés de surchauffe sont suffisants.
Note : Utiliser sur le tube « B » un mano encaissant 15 ou 20 bars au moins lors des premiers essais car la pression monte très vite avec la température.

On peut donc insérer ce petit bulbe dans notre circuit vapeur et connaître en permanence la surchauffe de notre installation. L’image suivante est une réalisation de « Bobino » ( P. Bernard) un peu simplifiée, le mano « A » étant mis en ligne sur la conduite de vapeur vive évitant ainsi un piquage sur le bulbe.



Et voilà!!

Marcel.
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