Généralités
Condensation de mélanges de vapeurs - Transfert de chaleur et de masse

1.1 Comparaison de la condensation d’une vapeur pure et d’un mélange de vapeurs

Lorsque la température de la surface d’une paroi est inférieure à la température de saturation de la vapeur qui la baigne, la vapeur peut se condenser sur cette paroi. Elle se condense soit sous forme de gouttelettes, soit sous forme d’un film liquide suivant la mouillabilité de la surface. Lors de la condensation, l’enthalpie fournie à l’interface liquide-vapeur est évacuée par convection et conduction vers la paroi froide et trois résistances thermiques placées en série doivent être surmontées : la résistance thermique dans la phase vapeur, la résistance thermique à la conversion de la phase vapeur en phase liquide et la résistance thermique dans la phase liquide. Si l'on considère le profil des températures près de la paroi d'un condenseur sur laquelle un film liquide a été formé par condensation, on peut visualiser les écarts de températures qui conduisent à ces trois résistances (courbe a, figure 1). Parmi celles-ci et dans des conditions usuelles, la résistance à l'interface est généralement négligeable et le saut de température correspondant est de l'ordre de quelques centièmes de degré.

Dans le cas de la condensation d'un fluide pur non surchauffé, la résistance dans la vapeur est négligeable et la température devient constante du cœur du fluide au film liquide (courbe b, figure 1). Le phénomène est donc contrôlé par la résistance thermique du film liquide.

Dans le cas de la condensation d'un mélange de vapeurs en présence ou non de gaz incondensables une résistance thermique supplémentaire apparaît dans la vapeur. Cette résistance peut devenir prépondérante et contrôler ainsi le transfert de chaleur.

1.2 Les différentes situations dans la condensation de mélanges de vapeurs

Dans la condensation d'un mélange de vapeurs plusieurs cas peuvent se présenter. Le premier est celui où les températures d'ébullition de chaque composant sont plus élevées que la température maximale de la paroi à travers laquelle le flux doit être évacué. Le mélange peut alors être complètement condensé....