Ch-VIII-Air humide définitions diagrammes

1
Opérations de l’air humide et procédés de séchage
3ème volet de l’enseignement des procédés de séparation thermiques
1er volet : séparations isothermes - 2ème volet : distillation
Objectifs Scientifiques
Comprendre les définitions liées aux procédés de l’air humide
comme la température de rosée et la température du bulbe humide.
Savoir dimensionner un procédé de refroidissement d’air ou d’eau
par contact direct.
Comprendre la démarche permettant la modélisation des procédés
de séchage.
Distinguer les techniques de séchage, ébullition, entrainement et
connaitre les principales technologies des sécheurs.
Savoir pré-dimensionner un sécheur.

H
UMIDITÉ RELATIVE
OU
DEGRÉ HYGROMÉTRIQUE
FRACTION MOLAIRE
H
UMIDITÉ ABSOLUE
RAPPORT
MASSIQUE
TITRE MASSIQUE EN
EAU
Ch. VIII. Définitions, notations et diagrammes associés à
l’air humide
2
Hypothèses
Mélange binaire air indice as - eau, indice e ou v et l, gaz parfait
Qualités de l’air, pressions considérées et quantification de la teneur en eau
AIR SEC Mélange N2, O2, + faibles quantités Ar, CO2, indice as
AIR HUMIDE Air sec + vapeur d’eau, indice ah
AIR SATURÉ Air humide en équilibre avec de l’eau pur
PRESSION TOTALE Toujours atmosphérique, 1 bar ou 1 atm
PRESSION DE VAPEUR SATURANTE Fonction de T, indice sat
100 e
sat
e
P
P
0 100
%
e
ee as
n
ynn
e
ah
mol
mol
e
as
M
M
e
as
kg
kg
e
e mass as e
M
yMM
ah
kg
kg e
01
e mass
y
0
01
e
y
ee
ee as ah
PP
yP P P
mol e e mol e e
mol as as mol as ah e
M n M P
M n M P P

Températures, masse volumique et volume massique
TEMPÉRATURE SÈCHE TG
Température du gaz donc de l’air mesurée par un thermomètre.
TEMPÉRATURE DE ROSÉE Tr
Température de saturation de l’air lors d’un refroidissement isobare et iso-.
TEMPÉRATURE DU BULBE HUMIDE Th
Température stationnaire d’une masse d’eau isolée s’évaporant dans l’air.
MASSE VOLUMIQUE DE L’AIR HUMIDE
Estimée par la loi des gaz parfaits
en kgah mah-3
VOLUME MASSIQUE
Volume d’air humide contenant
un kg d’air sec en mah3 kgas-1
3
e as
ah MM
V
'as
V
vM
Le signe ‘ indique que
la grandeur est
normée en divisant
par la masse d’air sec.
(1 )
mol e
ah mol e
mol as
M
PM
RT M
1
'ah v

Enthalpies spécifiques massiques
4
ÉTAT DE RÉFÉRENCE
Origine des enthalpies
: T= 273,15 K,
air gazeux, eau liquide,
indice
réf
HYPOTHÈSES
Capacités calorifiques invariantes
;
gaz parfait
ENTHALPIE MASSIQUE
AIR SEC
kJ
kg-1
as
ENTHALPIE MASSIQUE
EAU LIQUIDE indice
L
kJ
kg-1e
ENTHALPIE MASSIQUE
EAU VAPEUR indice
V
kJ
kg-1e
BILAN MASSIQUE ET
ENTHALPIQUE
SUR L’
AIR
HUMIDE
kg
kJ
ENTHALPIE MASSIQUE
DE L’AIR HUMIDE
kJ
kg-1
as
réf
()
as p as G
H c T T
réf
()
L p l L
H c T T
réf réf
()
V vap p v G
H H c T T   
ah as e
M M M
ah ah as as e V
M H M H M H
'ah
G ah as V
as
M
H H H H
M
réf réf réf
' ( ) ( )
G p as G vap p v G
H c T T H c T T
«‘» car rapporté à
la masse d’air sec.

Valeurs numériques et modes d’estimation
MASSE
MOLAIRE
M
mol as = 0,029 Mmol e = 0,018 kg mol-1
CAPACITÉS
CALORIFIQUES
MASSIQUES
A
IR SEC
E
AU VAPEUR EAU LIQUIDE
Valeurs
à50 °Cet à 1 atm
kJ
kg-1K-
1
CHALEUR
LATENTE
MASSIQUE DE
VAPORISATION
DE L’EAU
à
T=Tréf = 0 °C
V
ARIATION AVEC LA TEMPÉRATURE :
PRESSION DE
VAPEUR
SATURANTE
DE L’EAU
B
ANQUE DE
DONNÉES
DIPPR
Pa
É
QUATION
D
’ANTOINE Pa
1,01
p as
c
1,87
pv
c
4,19
pl
c
réf 2500
vapT vap
HH   
réf réf
()
vapT vap p v p l
H H c c T T     
-1
e
kJ kg
5
2
1 3 4
exp ln C
sat
eC
P C C T C T
T
exp
sat
eB
PA
TC