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Qu'est-ce que la vapeur surchauffée et quelles sont ses utilisations?

Qu'est-ce que la vapeur surchauffée et quelles sont ses utilisations?

La vapeur surchauffée semble froide (bien chaude), mais qu'est-ce que c'est? À quoi peut-il réellement servir?

Nous explorons ici ce que signifie le terme vapeur surchauffée et découvrons certaines de ses utilisations et avantages intéressants.

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Qu'est-ce que la vapeur surchauffée?

La vapeur surchauffée est une forme de vapeur à une température supérieure au point d'ébullition de son liquide source, ou point de vaporisation, sous une pression donnée.

C'est un état relatif à quelque chose appelé vapeur saturée ou humide. Ce type de vapeur dépasse à peine le point d'ébullition de la source à une pression donnée.

De la vapeur saturée se forme lorsque le liquide source et la vapeur ont la même température et que les taux d'évaporation / condensation sont en équilibre. En d'autres termes, la vapeur et le liquide peuvent coexister dans le même espace.

Si une chaleur supplémentaire et des degrés de température sont appliqués à la vapeur au-dessus de ce point, il est alors considéré comme une quantité x "degrés surchauffée". À ce stade, la plupart, sinon la totalité, des traces d'humidité ont tendance à s'effacer pour former de la vapeur «sèche» puis surchauffée.

La vapeur surchauffée "peut donc se refroidir (perdre de l'énergie interne) d'une certaine quantité, ce qui entraîne un abaissement de sa température sans changer d'état (c'est-à-dire la condensation) d'un gaz à un mélange de vapeur saturée et de liquide". - Wikipédia.

En fait, la vapeur d'eau surchauffée contient tellement d'énergie qu'elle peut être utilisée pour déclencher des incendies!

"Si de la vapeur insaturée (un mélange contenant à la fois de la vapeur d'eau et des gouttelettes d'eau liquide) est chauffée à pression constante, sa température restera également constante à mesure que la qualité de la vapeur (pensez à la sécheresse ou au pourcentage de vapeur saturée) augmente vers 100% et devient sèche ( c'est-à-dire pas de liquide saturé) vapeur saturée. L'apport de chaleur continu va alors "sur" chauffer la vapeur saturée sèche. " - Wikipédia.

De la vapeur surchauffée peut être générée en prélevant, par exemple, de la vapeur tirée d'une chaudière. Il passe ensuite à travers un dispositif de chauffage séparé, appelé surchauffeur, pour transférer de l'énergie supplémentaire dans la vapeur par contact direct ou rayonnement.

Ce type de vapeur a beaucoup plus d'énergie que la vapeur saturée ou humide et peut travailler plus dur que la vapeur saturée. Le contenu énergétique de la vapeur surchauffée est cependant beaucoup moins utile pour certaines applications.

«C'est parce que la vapeur surchauffée a le même coefficient de transfert de chaleur que l'air, ce qui en fait un isolant et un mauvais conducteur de chaleur.

La vapeur saturée est préférée pour les applications de chauffage, tandis que la vapeur surchauffée est principalement utilisée dans la production d'électricité et les turbines. Si de la vapeur est nécessaire à la fois pour la production d'électricité et pour le chauffage, la vapeur peut être surchauffée puis désurchauffée jusqu'à son état saturé.

À quoi sert la vapeur surchauffée?

Voici quelques utilisations typiques de la vapeur surchauffée.

1. Désinfection / Stérilisation

Bien que la vapeur surchauffée ait certaines applications de désinfection, ce n'est pas nécessairement la meilleure option. La vapeur surchauffée, après tout, sèche efficacement.

En effet, la vapeur surchauffée présente certains inconvénients par rapport à la vapeur saturée ou humide. Ce dernier est en fait meilleur pour transférer sa chaleur que la vapeur surchauffée, ce qui le rend plus adapté à des fins de désinfection.

La vapeur surchauffée doit atteindre des températures beaucoup plus élevées que la vapeur humide, ce qui oblige à exposer les produits pendant une période de temps plus longue. Pour la même raison, la vapeur surchauffée n'est pas utile pour le chauffage.

Cependant, de la vapeur légèrement surchauffée peut être utilisée pour la désinfection antimicrobienne sur des choses comme les biofilms et les surfaces dures.

2. Production d'électricité

La vapeur surchauffée est fantastique pour des choses comme la production d'électricité. Son énorme énergie interne peut être mise à profit pour des réactions cinétiques par expansion mécanique contre les aubes de turbine et les pistons alternatifs.

La vapeur surchauffée est préférée à la vapeur saturée car elle peut libérer une grande partie de son énergie interne pour le travail et rester au-dessus du point de vapeur d'eau du liquide (à une pression donnée dans la turbine / moteur à piston).

À des pressions plus élevées, la vapeur humide contient des gouttelettes de liquide qui sont généralement assez difficiles à comprimer. Ces gouttelettes peuvent également causer des dommages par impact aux éléments mécaniques des turbines et des moteurs.

La vapeur saturée peut également se condenser lorsqu'elle baisse en température et en pression. Les gouttelettes de liquide qui se forment peuvent entraîner des piqûres sur les aubes de turbine.

Avec suffisamment de force, ils peuvent même plier, fissurer ou fracturer des composants vitaux de la turbine / du moteur. De toute évidence, cela n'est pas souhaitable, en particulier pour les turbines plus grandes et plus chères.

La vapeur surchauffée permet également des vitesses de vapeur plus élevées à travers les tuyaux (généralement 100 m / s). Cela signifie que des tuyaux plus petits peuvent être utilisés pour le transmettre (à condition que la perte de charge ne soit pas excessive).

Il est également largement utilisé dans les centrales nucléaires.

3. Machines à vapeur

La vapeur surchauffée était largement utilisée dans les locomotives à vapeur et autres moteurs à vapeur. Il s'est avéré plus économique et efficace que la vapeur saturée pour entraîner la locomotive.

Parce qu'elle est effectivement sèche, la vapeur était moins susceptible de se condenser à l'intérieur des cylindres de la locomotive, réduisant ainsi le besoin de les vidanger périodiquement.

4. Traitement

La vapeur surchauffée est également utilisée pour diverses applications de traitement telles que: -

- Séchage

- Nettoyage

- Oxydation à la vapeur

- Superposition

- Ingénierie de réaction

- Séchage époxy

- Traitement

- Traitement de réaction chimique

- Catalyse

- Systèmes énergétiques

- Nanotechnologie

Pour n'en nommer que quelques uns.

Il peut également être utilisé avec succès dans la transformation des aliments. Comme la vapeur surchauffée peut transférer rapidement la chaleur dans les bonnes circonstances, elle peut être utilisée pour chauffer rapidement quelque chose.

«Les principaux avantages de l'utilisation de la vapeur surchauffée pour la transformation des aliments sont une meilleure qualité du produit (caractéristiques de couleur, de retrait et de réhydratation), des pertes d'oxydation réduites et une meilleure efficacité énergétique.» - Alfy A.et al.

5. Lutte antiparasitaire

La vapeur surchauffée peut également être utilisée pour certaines formes de lutte antiparasitaire. Il peut, par exemple, être utilisé pour la cuisson à la vapeur du sol.

Ici, la vapeur est induite dans le sol, ce qui entraîne la détérioration de presque toutes les matières organiques. La cuisson à la vapeur du sol est une alternative efficace à l'utilisation de produits chimiques en agriculture.

Quelle est la température de la vapeur surchauffée?

Cela dépendra entièrement du liquide source en question. Pour que la vapeur devienne surchauffée, elle doit dépasser le point d'ébullition de ce liquide à un point tel qu'elle perd la plupart, sinon la totalité, des composants liquides.


Voir la vidéo: Cette vidéo nous permet de découvrir comment utiliser les tables et diagrammes de vapeur (Janvier 2022).