Je suis étudiant (en design industriel, donc pas vraiment ingénieur...) et je suis amené à travailler sur une machine qui produit de la vapeur. Seulement je ne suis pas certain de bien maitriser la théorie pour pouvoir correctement dimensionner un prototype de cette machine.
Je cherche quelqu'un qui pourrait m'éclairer sur quelques points un peu flous pour moi...
voici le problème (schéma joint):
On possède une chaudière (vase clos en laiton) hermétique d'un volume 250 mL. Dans celle-ci on admet de l'eau grâce à une pompe jusqu'au volume désiré (disons 100ml).
Cette eau est ensuite chauffée grâce à une résistance chauffante (1100W) plongée dans la chaudière. La température augmente jusqu'à ce que l'alimentation soit coupée grâce à un thermocontact dont la température de coupure est 120°C.
L'objectif de ce dispositif est de créer de la vapeur. La vapeur créée est libérée grâce à une buse contrôlée par une vanne.
On obtient grâce aux formules de clapeyron (ou duperrey) la pression de vapeur saturante de l'eau à la température de 120°C: P = 2 bars
Si j'ai bien compris le principe de la pression de vapeur saturante, dans ces conditions là de température et pression, se produit l'ébullition de l'eau et une création de vapeur.
La vapeur augmente la pression dans la chaudière (à laquelle on rajoute la pression due à l'air présent initialement), ce qui stoppe l'ébullition.
La pression interne étant supérieure à la pression de vapeur saturante, il y a condensation de la vapeur jusqu'à équilibre (soit une seule phase d'eau liquide).
Par contre si on libère la vapeur (ouverture de la vanne) quand on a atteint l'ébullition à 120°C/2bars, on va commencer à produire de la vapeur de manière continue tant qu'on maintient cet état 120°C/2 bars.
Est-ce réellement ce qui se passe?
Étant donnée qu'il y avait un résidu d'air dans la chaudière, est-ce que la pression réelle dans cette chaudière est supérieure à la pression de 2 bars?
Avec l'inertie du la chaudière en laiton, est-ce que la température peut trop augmenter et provoquer une surpression? Faut-il alors équiper le dispositif d'une valve de surpression?
Comment peut-on faire pour calculer le débit de vapeur de sorte que l'équilibre 120°C/2bars soit maintenu et que la vapeur soit produite en continue?
Je ne suis peut être pas très clair dans mes explications... Je peux compléter celle-ci si nécessaire. Cependant le plus important est de confirmer si le phénomène que j'ai décrit plus haut est réellement ce qui se passe, ce qui me permettra de dimensionner ma machine.
Je vous remercie d'avance pour votre aide, et vous souhaite une bonne journée.
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