Chaleur latente de vaporisation

[invite9f34458b]

Bonjour,
Je voudrai savoir si la chaleur latente de vaporisation et l'enthalpie de vaporisation étaient la même chose?

Merci
-----

[invite751056e1]

J'aurais tendance à dire oui...
A confirmer.

[invite665a0d0b]

Bonjour
Seule la chaleur latente de vaporisation à pression constante correspond à l'enthalpie de vaporisation.
Cordialement
rls

[invite9f34458b]

Merci beaucoup pour vos réponses ... Du coup j'ai une autre question :
La valeure de Lv ( chaleur latente de vaporisation) est la même pour l'eau liquide que pour l'eau sous forme de vapeur? Je pense que oui mais je m'embrouille pour des trucs tout simple donc bon, je préfère demander la confirmation
Je dois condenser de la vapeur d'eau et pour dimensionner mon condenseur il me faut ces deux valeurs, sachant que la vapeur d'eau est à 35°C environ et que nous sommes à pression atmosphérique.
Merci beaucoup de votre aide

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite665a0d0b]

Bonjour
La chaleur latente de vaporisation à pression constante (ce qui est le cas de ton application) est égale à l'enthalpie de vaporisation. Il faut fournir de l'énergie à l'eau liquide pour la transformer en vapeur. En contrepartie l'enthalpie de condensation est perdue par la vapeur, donc les chaleurs latentes ont mêmes valeurs absolues mais des signes opposés.
Ajoutons que la condensation ne se produit que si la pression partielle de la vapeur d'eau atteint la valeur de la pression de vapeur saturante.
Cordialement
rls

[invite9f34458b]

oula....
Cela signifie que le fait de passer un fluide réfrigérant (eau) au travers de cette vapeur par l'intermédiaire d'un serpentin ou autre ne suffit pas pour condenser la vapeur ???
J'arrive pas à dimmensionner ce condenseur, je trouve des surfaces d'échange super élevée... Saurait - tu m'aider pour ce dimensionnement?
slts

[invite665a0d0b]

Là c'est trop calé pour moi, peut-être un spécialiste en génie chimique ou climatique pourrait être de bon conseil, peut-être faut-il mieux tenter ta chance sur le forum physique.
Bon courage
Cordialement
rls

[invite2313209787891133]

oula....
Cela signifie que le fait de passer un fluide réfrigérant (eau) au travers de cette vapeur par l'intermédiaire d'un serpentin ou autre ne suffit pas pour condenser la vapeur ???
J'arrive pas à dimmensionner ce condenseur, je trouve des surfaces d'échange super élevée... Saurait - tu m'aider pour ce dimensionnement?
slts

Bonjour

Je peux t'aider ; pour ceci il me faut plusieurs données:
- La nature du flux à condenser (composition, t° et pression) et son débit massique.
- La nature du flux qui sert à refroidir (composition, t° et éventuellement débit disponible).
- Le type d'échangeur utilisé.

[invite9f34458b]

Bonjour,
Désolé de répondre que maintenant, mais ceci est dans le cadre de mon stage (donc lundi au vendredi)
alors voila les infos :
fluide à condenser : il s'agit d'un mélange eau / acide chlorhydrique (10%v/v) mais pour simplifier les calculs on l'assimile à de la vapeur d'eau ce qui me paraît assez cohérent étant donnée la faible concentration en acide
temp : 35°C
vitesse : 3m/s
Diamètre canalisation : 31.5 cm
Pour le débit massique j'ai considéré ceci comme étant un gaz parfait pour déterminer la masse volumique (=0.70 kg/m3) et je trouve donc un débit massique de 0.18 kg/s

Fluide réfrigérant : eau
on peut varier le débit comme on veut et le diamètre de la canalisation aussi.
Matériau pour faire circuler cette eau : verre (de préférence mais selon mes calculs, on arrive à une surface d'échange assez grande...)
enfin pour le typer d'échangeur : ??? j'avais penser à un serpentin .... mais bon il me semble qu'il faut déjà déterminer la surface d'échange et ensuite l'adapter au type de condenseur...
en tout cas merci a toi pour cette aide précieuse

[invite9f34458b]

Et la conduite qui circule le fluide à condenser est verticale...

[invite2313209787891133]

Il y a encore un petit problème: Il est impossible d'avoir une vapeur avec 10% d'HCl et 90% d'eau à 35°C à pression atmosphérique.

La vapeur saturée (donc à la limite de la condensation) est à 102°C à 1b, ou 0.047b à 35°C.

Soit il y a une erreur, soit il y a un 3eme corps (de l'air ?).

[invite9f34458b]

oui je suis tout à fait d'accord ça me pose un problème aussi .
il y de l'air surement ...
c'est comme quand on fait bouillir de l'eau ... pourtant on est à pression atmosphérique et je pense que la vapeur d'eau qui s'échappe de l'eau (pendant l'évaporation) n'est pas à 102°C... il y a de l'air mais je ne sais pas comment le prendre en compte dans mon calcul...
c'est pour ça que j'ai considéré de la vapeur d'eau (pour le Lv au moment de calculer le flux) mais je l'ai aussi considéré comme de l'air (pour calculer la masse volumique = gaz parfait)...

[invite2313209787891133]

Est ce que tu pourrais décrire un peu mieux le procédé, ou mieux encore faire un petit schéma ?

[invite9f34458b]

j'ai un petit schéma sous word, peut être que je peux te l'envoyer par mail?
en fait :
il ya des grands bains d'acide chlorydrique (10%v/v) dans lesquels passent (en continue) des fils d'acier très chauds (700°C environ) pour y être décapés.
Mais au contact des fils et de l'acide, des vapeurs et aérosols se dégagent. Ceux ci sont aspirés au moyen d'un ventillateur au travers d'une canalisation verticale en plastique.
La température des bains d'acide est d'environ 50°C et la température dans la canalisation d'inspiration est d'environ 35°C (caractéristique du fluide à condenser)
Il faut condenser au mieux ces fumées avant leurs rejets...
J'espère avoir été clair...
je te remercie de nouveau pour ton dévouement qui me rend bien service

[invite2313209787891133]

Je te donne mon adresse par message privé.

[invite9f34458b]

c envoyé!!!

[invite2313209787891133]

Bonjour

Donc si j'ai bien compris le schéma on a des aspirations qui se font à la surface des bains mais l'aspiration n'est pas totalement étanche; on a donc un mélange d'air, d'eau et d'HCl.

Il serait préférable de déterminer la composition exacte; pour ceci il y a 2 approches possibles:

- On place un petit tuyau sur la conduite verticale, et on aspire dans une bouteille de type barboteur avec une pompe; le débit doit être connu. Dans cette bouteille on place de la chaux.
On pèse la bouteille avant et après; la différence de masse est provoquée par l'eau et l'HCl.
On fait un dosage (par chromato ionique, ou avec du nitrate d'argent si on a rien d'autre) pour connaitre la quantité d'HCl.
On peut aussi faire 2 barbotages : on fait barboter dans de l'eau et de la soude additionnée de phénolphtaleine; quand celle ci se décolore on connait la quantité d'acide qui est passée.

J'ai déjà eu besoin par le passé de mettre en place une mesure de ce genre; ce n'est pas si compliqué à faire.

- On peut aussi utiliser un raisonnement plus "thermique"; on mesure la température ambiante et la température dans la conduite verticale; la différence d'enthalpie est apportée par la vapeur.

En faisant une approximation (je prend 20°C pour l'ambiant et 10% m/m; il n'est pas possible d'avoir 10%v/v avec HCl, à moins que tu ne parle d'une dilution de 10% à partir d'acide à 37%) je trouve un flux dans la conduite qui représente un débit de:
- Air = 1130 kg/h
- Eau = 34.8 kg/h
- HCl = 0.038 kg/h

Ensuite c'est une question de compromis; il ne sera jamais possible de tout condenser, car on conserve une quantité d'eau correspondant à sa pression partielle à la température concernée
Toutefois il y a un point qui arrange tout; à partir du moment où l'on condense un peu d'eau la majorité de l'acide va s'y concentrer.

La difficulté réside surtout dans la technologie à employer, car pour avoir une bonne surface d'échange avec ce débit ce n'est pas évident.

Voici la démarche que je suivrais si j'étais confronté à ce problème:
- Diminuer les entrées d'air sur les bains.
- Réduire au maximum le débit d'aspiration, en gardant une marge de sécurité.
- Si le débit le permet utiliser plutôt quelques plateaux ou du garnissage Sulzer en envoyant de l'eau en haut (à contre courant), et renvoyer cette eau directement dans le bain, car je suppose que la concentration n'a pas besoin d'être extrêmement précise.

[invite9f34458b]

bonjour,
alors j'ai déja effectué ces mesures, je trouve une concentration en HCl de 120 mg/m3 en moyenne sur chaque route ...
après ceci est dans le cadre de mon stage pour un DUT pas pour ingénieur, donc je pense que je peux simplifier au maximum toutes les données et considérer de la vapeur d'eau (cas extreme)
je t'explique ma démarche :
- calcul du flux (F)cédé par la chaleur :
F = Qmv * Lv
F = 0.18 * 225700 (Qmv, expliqué ds le mess précédent et Lv : chaleur latente de vaporisation de la vapeur d'eau)
F = 37241 W

J'ai négligé les pertes, donc flux cédé = flux reçu par le fluide réfrigérant, de cette manière je peux déterminer la température de l'eau en sortie de l'échangeur : F = Qme * Cp *DT ( en considérant l'eau en entrée = 18°C, on trouve Ts = 21.1°C)

a partir de là je détermine DTml ( j'ai considéré la température de la vapeur à condenser à l'entrée et a la sortie du condenseur égale, il y a seulement un changement d'état) et on a DTml = 16.4°C

je détermine le coefficient de transfert entre l'eau et la paroi du serpentin hi. (avec Nu, Pr, ....) ce coefficient est déterminé par les paramètres du fluide réfrigérant = eau

Je détermine le coefficient de transfert entre la vapeur et le serpentin he. la ça se complique un peu : g appliqué la formule de mon cours pour une canalisation verticale... j'obtient un he qui dépends de Se (surface d'échange)

de la je peux déterminer Ke (coefficient global d'échange)en prenant du verre comme matériau circulant le fluide froid.

et enfin je peux déterminer la surface d'échange Se (F = Ke Se DTml) ...

j'ai fait la même démarche pour l'autre échangeur (en amont des sprinklers) mais avec des données différentes et la formule du he change, elle ne dépends plus de Se.

je suis à la bourre car mon stage se fini demain, et la je m'embrouille de plus en plus ...

[invite2313209787891133]

Dimensionner l'échangeur de cette façon n'aurait aucun sens; si il ne s'agissait que de vapeur d'eau il suffirait d'une toute petite surface d'échange.
En ajoutant l'air on doit cette fois utiliser une surface d'échange importante et une température d'eau très basse.
Et enfin en prenant en compte l'HCl on constate qu'il n'est utile de condenser qu'une faible partie pour supprimer la majeure partie de HCl du flux.

Sans vouloir jouer les moralisateurs tu aurais pu t'y prendre un peu plus tôt; ton stage fait 2 mois ?

[invite9f34458b]

pour moi tout était très clair dès le début, c'est au moment de concrétiser mon rapport que ca se complique... mais il me reste un mois avant de rendre mon rapport, mais je ne serai plus dans l'entreprise.le stage est de deux mois, mais avant de traiter ce condenseur j'ai du élaborer des abaques pour savoir quelle quantité d'acide ou d'eau à ajouter dans le bain pour maintenir la cocnentration a 10% et ensuite toutes les mesures ont pris du temps.
donc oui il y a de l'air et de la vapeur d'eau qui sont aspirés dans la conduite. cette vapeur d'eau qui contient en fait HCl est en très faible quantité (ce qui explique pourquoi cela ne se condense pas). cette vapeur d'eau contient une très faible quantité d'HCl (puisque à la base dans le bain, il ya seulement 10% v/v d'HCL obtenu à partir d'HCl à 37% comme tu l'avais dit) donc je peux considérer le HCl comme nul...
d'autre part ce qui nous intéresse c'est de condenser le HCl autrement dit cette vapeur d'eau, le fait de condenser de l'air ne nous intéresse pas.
la démarche que j'ai adopter est celle indiquer dans notre cours, je ne vois pas pourquoi elle ne conviendrai pas.. certes je pense que c'est vraiment un dimensionnement "en gros" mais je suis seulement en DUT, j'imagine qu'il y a beaucoup d'autres facteurs qui entrent en jeux dans ce dimensionnement que je n'ai pas appris et qu'on apprend au niveau d'étude supérieur...
dans ma démarche que je t'ai indiqué les "difficultés" que je rencontre sont :
la vapeur du débit de vapeur (car la tout mon calcul porte sur la condensation de tout ce débit, et est considéré comme de la vapeur d'eau) donc la effectivement je dois rectifier... sachant que je connais la quantité d'HCl qui "passe" dans la canalisation je peux peut être calculer le flux avec :
Qm = débit d'HCl
et Lv de l'HCl.... (mais la comment trouver cette valeur??!!!)
ou alors faire le même calcul mais avec de la vapeur d'eau...

[invite2313209787891133]

Je suis conscient que le problème doit être simplifié; mes remarques avaient seulement pour but de montrer qu'à trop simplifier on risque de dimensionner quelque chose qui n'a absolument rien à voir avec le besoin véritable. Ceci dit je n'ai peut être pas été assez clair pour l'argumenter.

Ici le problème est avant tout de condenser la vapeur d'eau pour retenir la majeure partie de HCl (sinon il suffirait de rejeter directement la vapeur d'eau à l'atmosphère). Ainsi on peut se passer des traitements en aval, ou au moins les alléger.
Ce petit rappel pour dire que HCl doit être pris en compte dans le problème

En pièce jointe j'ai fais une courbe sur laquelle on peut voir le pourcentage d'eau et de HCl condensé en fonction de la température à laquelle on va descendre l'air.

On constate que pour condenser 80% de l'eau il faudrait refroidir le flux à 10°C; environ -5°C pour 90%

Par contre dès l'instant où l'on condense un peu d'eau HCl qui a beaucoup plus d'affinité pour la phase liquide dans cette plage de concentration est rapidement déconcentré de la vapeur.
Il suffit de refroidir le flux à 34°C pour retirer 95% de HCl, et le flux condensé contient précisément 3.7% de HCl (soit une dilution de 10% de HCl concentré); on peut alors renvoyer le condensat dans le bain...

Pour se placer dans ces conditions il faut dissiper environ 10MJ par heure par conduite d'aspiration; pour le coefficient d'échange on peut prendre 50W/m².°C. Le condenseur doit être de type multitubulaire vertical. Le diamètre doit être adapté pour ne pas entrainer les gouttes de condensat par primage; éventuellement on ajoute un dévésiculeur.