Comparaison des deux types de condensation

Echangeur vapeur d'eau/eau

[ Températures des fluides ]

On s'intéresse à un échangeur qui condense la vapeur d'eau et utilise également  l'eau comme fluide de refroidissement (fluide peu coûteux et très caloporteur). Dans le condenseur, la phase liquide du fluide chaud apparaît quand sa température devient inférieure à sa température de saturation, à pression de condensation.

En pointillé la condensation interne, en trait continu, la condensation externe

Notre vapeur d'eau entre dans l'échangeur en étant surchauffée (200°C), il faut donc que sa température s'abaisse suffisamment pour atteindre la température de saturation et commencer son changement de phase. On voit que la condensation (côté calandre) débute à 1.3 m dans le l'échangeur tandis qu'elle démarre à 1 m lorsque le fluide chaud circule dans les tubes.

On a considéré que la température du fluide chaud reste constante et égale à sa température de condensation pendant le changement de phase. Il cède alors sa chaleur au fluide froid qui se réchauffe de quelques degrés.

[ Flux de chaleur par unité de longueur ]

La condensation est également nettement visible grâce au flux de transfert de chaleur (pour un seul tube !) puisque celui-ci augmente considérablement au passage à l'état liquide ( la résistance thermique prépondérante correspond alors au film de liquide formé). Il reste sensiblement constant et élevé une fois que toute la vapeur a été condensée.

En pointillé la condensation interne, en trait continu, la condensation externe

L'intégrale de la courbe précédente nous fournit la puissance thermique totale échangée (sous réserve de multiplier par le nombre de tubes). Pour la condensation externe, on obtient : $\bf{P_{th}=2033.4~kW}$ et pour la condensation interne, $\bf{P_{th}=3403.2~kW}$.

Il apparaît donc, dans la configuration donnée par la société Valgo, que la condensation interne est plus favorable puisque le flux thermique cédé est plus important.

Il est également important de noter que la condensation est ici totale, on aboutit à un titre massique de vapeur $x=0$ avant la sortie du condenseur.