Présentation
Auteur(s)
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Renaud GICQUEL : Professeur à l’École des mines de Paris - Directeur du Centre d’énergétique
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article fait suite à l’article Diagrammes thermodynamiques- Mélanges utilisés en réfrigération où sont présentés les diagrammes relatifs aux mélanges de fluide utilisés pour la réfrigération. Dans le présent article, nous allons étudier :
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la détermination des diagrammes des mélanges humides, dont la composition peut varier du fait de la condensation ou de la vaporisation de l’eau contenue dans un gaz, avec pour principaux domaines d’application la climatisation et le conditionnement de l’air ;
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l’établissement des diagrammes de combustion les plus employés, utilisés pour caractériser les réactions qui prennent place dans les chaudières, chambres de combustion ou brûleurs.
Enfin, précisons que cet article fait, avec l’autorisation des Presses de l’École des mines de Paris, de très larges emprunts aux ouvrages de l’auteur intitulés « Systèmes Énergétiques ». Les notations sont celles de ces livres, à quelques variantes près effectuées par souci d’homogénéité avec d’autres articles des Techniques de l’Ingénieur.
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- Version courante de janv. 2016 par Renaud GICQUEL
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1. Diagrammes des mélanges humides (ou mélanges gaz-vapeur d’eau)
Un certain nombre de gaz utilisés en génie énergétique sont des mélanges dont la composition peut varier du fait de la condensation ou de la vaporisation de l’un de leurs composants. En pratique, le constituant qui change d’état est le plus souvent l’eau, ce qui justifie qu’un paragraphe particulier soit accordé dans cet article aux mélanges de gaz et de vapeur d’eau, dénommés ci-après mélanges humides.
L’air sec en particulier ne se rencontre pratiquement jamais : il comprend presque toujours de l’eau, sous forme gazeuse, liquide ou de cristaux de glace. La maîtrise de l’hygrométrie de l’air détermine les conditions de confort des ambiances, ainsi que la conservation des aliments et de nombreux produits. Elle s’obtient grâce à des techniques de climatisation ou de conditionnement d’air du type de celle qui sera présentée plus loin à titre d’exemple.
Dans cette partie, nous nous contenterons de présenter les principes de calcul des propriétés thermodynamiques des mélanges humides et les diagrammes usuels. Même s’il est certain que les applications pratiques les plus nombreuses concernent l’air, notre présentation concernera tous les gaz pour lesquels nos hypothèses seront valables, c’est-à-dire la grande majorité des cas. Par exemple, les propriétés hygrométriques des produits de combustion, qui contiennent presque toujours de l’eau, peuvent être déterminées selon les méthodes présentées ici.
Le lecteur intéressé plus spécifiquement par le conditionnement d’air trouvera un exposé très complet du sujet, et notamment des équations simplifiées valables pour l’air humide dans les conditions d’utilisation usuelles dans l’article [B 2 230] , ou bien dans le Guide de l’AICVF ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DUMINIL (M.) - Air humide. - B 2 230, B 2 231 et annexes traité Génie énergétique, Techniques de l’Ingénieur (1986 et 1991).
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(2) - AICVF - Conception des installations de climatisation et de conditionnement de l’air. - Tertiaire et industrie, Guide no 10, Collection des guides de l’AICVF, PYC livres, Paris (1999).
-
(3) - CHARREAU (R.), CAVAILLÉ (R.) - Séchage. - J 2 480, J 2 482, J 2 483, Techniques de l’Ingénieur, traité Génie des procédés (1991).
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(4) - GICQUEL (R.) - Systèmes énergétiques, - Tome 1 : Méthodologie d’analyse, bases de thermodynamique, Thermoptim. Tome 2 : Applications. Presses de l’École des mines de Paris, fév. et nov. 2001.
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