Les condenseurs

par **AutoRun** Ven 4 Déc - 10:03:00

Les condenseurs

La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état dilué (gaz) à un état condensé (solide ou liquide). On peut expérimenter ce changement d'état lors d'une douche où, au contact du miroir froid, l'humidité de l'air se transforme en gouttelettes.

Dans la nature la condensation de la vapeur d'eau est naturellement présente dans l'air est une étape importante du cycle de l'eau, à l'origine notamment de la rosée et des nuages et de la pluie, de la neige, du givre ou de certaines formes de verglas (brouillard givrant, qui est une forme de condensation solide).

~~Formulation~~
Il est d'usage lorsque l'état final (liquide ou solide) n'est pas indiqué, de ne l'employer que pour le passage de l'état gazeux à l'état liquide [1]. Mais pour plus de précision, il vaut mieux employer les expressions :

* condensation liquide (liquéfaction : passage de l'état gazeux à l'état liquide),
* condensation solide ou cristallisation (condensation : passage de l'état gazeux à l'état solide).

Le terme sublimation inverse est encore parfois utilisé pour désigner le changement d'état du gaz vers le solide, la sublimation désignant le changement d'état du solide au gaz, sans passer par l'état liquide.

~~Technique~~

Un dispositif de condensation est présent dans les systèmes de pompe à chaleur, utilisés notamment dans les dispositifs de climatisation et de froid industriel.

On peut retrouver pareil système de condenseur dans les chaudières à condensation. Le principe est simplement de descendre la température des gaz de combustion en dessous du point de rosée afin de récupérer la chaleur perdue via la vapeur d'eau. Celle-ci est fonction du combustible ainsi que de l'excès d'air donné à cette combustion (excès d'air indispensable afin d'assurer une bonne homogénéité combustible-air). On peut compter qu'à partir de 50 °C environ (fuel et gaz), la vapeur d'eau contenue dans les gaz de combustion a la possibilité de transmettre une énergie non négligeable. Cette énergie est alors récupérée dans un condenseur (échangeur avec grande surface dont un côté est alimenté par les gaz de combustion et l'autre par l'eau du circuit chauffage). Les gaz en sortie d'échangeur de chaleur principal (chaudière (T°=180 °C) chutent en température (T°=60 °C)et rétribue leur énergie à l'eau traversant le condenseur (souvent des tubes). Cela permet évidemment d'accroître le rendement global (plus(+) de chaleur récupérée). Il est cependant nécessaire de contrôler si le conduit d'évacuation des gaz est prévu pour cette basse température et cette possibilité de produire de l'eau. Les conduits en pierre, en brique et matériaux d'il y a 10 ans sont à proscrire. Le tubage en PVDF (<120 °C) ou inox est impératif pour éviter les problèmes d'humidité internes à la cheminée (taches dans les chambres...)pour la quantité d'eau produite ; si rien n'est prévu, il faut compter environ 0,7 litre d'eau par litre de fuel et 1,1 litre d'eau par m³ de gaz naturel brûlé. Pour une chaudière de 20 kW, cela représente environ 1,4 l/h d'eau et en gaz environ 2 l/h, ce qui est évidemment non négligeable pour les maçonneries anciennes (phénomène de buvard sur briques, pierre...). La seule solution restant : une chaudière de plus de 10 ans demande un tubage bien spécifique pour une cheminée maçonnée. Les rendements de tous les fabricants de chaudière ayant montés, cela implique une diminution en température de sortie des gaz brulés et donc une diminution de température en sortie des corps de cheminées. (<50 °C : condensation de la vapeur d'eau). Tuber est la meilleure solution lors du placement d'une chaudière haut rendement (>93 %) ou à condensation (obligatoire au vu des températures). L'investissement n'est pas négligeable et les devis de mise en œuvre sont indispensables.

Le condenseur est un appareil dont la fonction principale est de condenser (transformation d'un gaz en liquide) de la vapeur à l’aide d’un fluide réfrigérant. La chaleur latente du corps est transférée dans le fluide réfrigérant, ce qui consiste en un changement de phase à température constante. Le fluide réfrigérant varie en fonction de la température de condensation du gaz : air, eau, saumure.

Le fluide à condenser est soit un corps pur, soit un mélange se fait pas à température constante. En présence de gaz incondensables ou en cas de sous-dimensionnement du condenseur, la condensation n'est pas complète et une quantité de vapeur sera évacuée sous forme gazeuse à la sortie du condenseur.

Nous pouvons distinguer deux grandes familles de condenseurs :

* Les condenseurs à fluides séparés, sans contact entre la vapeur et le fluide réfrigérant.
* Les condenseurs à contact direct, avec le mélange de la vapeur à condenser et le fluide réfrigérant.

Les condenseurs sont souvent des échangeurs de chaleur à calandre et faisceau tubulaire. La condensation se fait presque systématiquement dans la calandre. On utilise généralement des tubes de 3/4 " ou de 1 " et de longueur comprise entre 2 et 6 mètres, avec un pas triangulaire ou un pas carré. Un des critères pour ces choix est souvent la perte de charge surtout pour des appareils travaillant à pression réduite.

Dans le cas d'une pompe à chaleur, le fluide frigorigène, après avoir emmagasiné de la chaleur et s'être évaporé dans l'évaporateur, circule dans un circuit fermé. Ensuite, il passe à proximité d'une source plus fraiche (air, sol ou eau) et ainsi se condense pour refaire un cycle.
Cet échangeur de chaleur permet la condensation du fluide frigorigène. Ce phénomène exothermique permet de restituer de la chaleur au médium (eau, air...), donc de le réchauffer.