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RÉSUMÉ
Pour concevoir un système véhiculant de l'eau, il est nécessaire de maîtriser les bases théoriques de mécanique des fluides. C'est l'ensemble de ces connaissances à avoir a minima que présente cet article. Sont ainsi détaillées les notions de physique et les principes qui régissent le comportement de l'eau dans de tels circuits : grandeurs hydrauliques (viscosité, compressibilité, thermosiphon...), principes de transfert de chaleur (convection, conduction, rayonnement), notions liées à la filtration (colmatage, filtrat, suspension...), grandeurs et lois chimiques (loi de Henry, cristallisation, pH de l'eau...), caractéristiques des canalisations (pression, diamètre...).
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Olivier COSTE : Ingénieur ENSPG
INTRODUCTION
Cet article a pour but de rappeler certaines notions rencontrées fréquemment dans le domaine de la conception des systèmes fluides en eau. Nous tentons d'être le plus général possible, même si nous prenons la liberté de détailler certains aspects plutôt que d'autres. La littérature spécialisée comblera sans peine tout manquement ou imprécision dans ce présent article, et nombreux sont les renvois vers les articles plus spécialisés des Techniques de l'Ingénieur.
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Transferts thermiques et échangeursArticle inclus dans l'offre
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3. Diagrammes de l'eau
Plusieurs diagrammes sont utilisés pour présenter les caractéristiques de l'eau :
-
le diagramme dit de phase : on peut désigner l'état de l'eau suivant la pression et la température. On a représenté, par exemple sur la figure 4, le diagramme de l'eau ;
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le diagramme enthalpie-pression qui permet de visualiser l'énergie thermique que contient une phase (ou un mélange) en fonction de la température.
L'eau peut exister sous trois états :
-
l'état solide : la glace ;
-
l'état liquide ;
-
l'état gazeux : la vapeur.
Le passage de l'un à l'autre de ces états nécessite un apport ou une perte d'énergie et porte un nom spécifique. Attention, contrairement à la légende de la figure 4, on utilise dans le langage technique le terme de « condensation » pour désigner le passage de la vapeur au liquide. Un comportement très particulier de l'eau est celui de la transition solide – liquide. En effet, si l'on prend de la glace et qu'on augmente la pression on voit qu'elle va fondre, ce qui n'est pas le cas pour les autres corps.
Pour une température donnée, le passage d'un état à l'autre ne peut se faire qu'à une pression fonction de cette température (et inversement). Le point triple précise la pression et la température pour lesquelles on peut avoir coexistence des trois états (0,01 oC et 611 Pa pour l'eau). Au-dessus du point critique (374 oC et 221 bar pour l'eau) il n'y a plus de différence entre l'état liquide et l'état gazeux : on désigne ce fluide par le terme d'hypercritique.
Le passage de l'état liquide à l'état vapeur demande une quantité d'énergie sous forme thermique.
Cette énergie, appelée chaleur latente et souvent notée L, correspond à la variation d'enthalpie (la transformation se faisant en effet à pression constante). Lorsque la température et la pression correspondent à un point de la courbe de vaporisation, on peut avoir un mélange liquide/vapeur à l'équilibre. On définit le titre en vapeur x comme étant le pourcentage massique de vapeur du mélange. On peut le lire directement dans un diagramme thermodynamique (par exemple enthalpie-pression, voir figure 5) par...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PADET (J.) - Échangeurs thermiques. Méthodes globales de calcul. - Masson (1997).
-
(2) - EYGLUNENT (B.) - Thermique théorique et pratique à l'usage de l'ingénieur. - Hermès (2000).
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(3) - BEAUDRY (J.P.), ROLLAND (J.C.) - Mécanique des fluides appliquée. - Berger (2009).
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(4) - BOUVENOT (A.) - Transferts de chaleur. - Masson (1999).
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(5) - DORLOT (J.M.), BAILON (J.P.), MASOUNAVE (J.) - Des matériaux. - Éditions de l'école polytechnique (1999).
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(6) - Introduction à la corrosion. - Cetim.
-
(7) - FAYEULLE (J.P.) - Les...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Composants de tuyauterie. Termes et définitions - NF E29-011 - 07-06
-
Tuyauteries DN-ISOPN. Définitions et gammes normalisées - NF EN ISO 6708 - 12-95
-
Composants de réseaux de tuyauteries. Définition et sélection des DN (diamètre nominal). Indice de classement E 29-001 - EN ISO 6708 - 12-95
-
Brides et leurs assemblages. Composants de réseaux de tuyauteries. Définition et sélection des PN. Indice de classement E29-000 - NF EN 1333 - 06-06
-
Échangeurs thermiques. Terminologie. Indice de classement E38-320 - NF EN 247 - 12-97
ANNEXES
http://www.spiraxsarco.com/fr/global/corporate_search.asp
http://www.swagelok.com.fr/vannes/selectionnez_la_bonne_vanne_votre_application.htm
https://savinobarbera.com/?lang=en
http://www.azprocede.fr/Cours_GC/index.html
http://pagesperso-orange.fr/bernard.pironin/aquatech/caract-phy.htm
http://www.edgb2b.com/Composants_hydrauliques-1000036-fr-rubrique.html
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