Table de la vapeur saturée — propriétés thermodynamiques
Enthalpie, volume spécifique, densité, chaleur latente et entropie de la vapeur saturée et surchauffée. Calcul instantané basé sur les équations IAPWS-IF97 — référence internationale.
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Propriétés de la vapeur saturée : pourquoi les maîtriser ?
En chaufferie industrielle, le dimensionnement d’une chaudière, d’un réseau de distribution vapeur ou d’un échangeur thermique repose entièrement sur les propriétés thermodynamiques de la vapeur à la pression de service. Connaître l’enthalpie de vaporisation à 10 bar g, la densité de la vapeur à 180 °C ou le volume spécifique à 20 bar abs n’est pas une curiosité académique : c’est la base de tout calcul de puissance, de dimensionnement de tuyauterie et de bilan énergétique.
Les tables de vapeur sont établies selon le standard international IAPWS-IF97 (International Association for the Properties of Water and Steam, Industrial Formulation 1997), qui définit les équations de propriétés thermodynamiques de l’eau sur une plage allant de 0 à 800 °C et jusqu’à 100 MPa. Notre outil implémente ces équations directement dans le navigateur pour un calcul instantané et fiable.
Propriétés disponibles dans la table
Pour chaque point de calcul (pression ou température), l’outil restitue l’ensemble des grandeurs thermodynamiques utiles à l’ingénierie des utilités vapeur :
- Température de saturation Tsat — température d’ébullition à la pression considérée
- Enthalpie du liquide saturé hf — énergie contenue dans l’eau à la température de saturation (kJ/kg ou kcal/kg)
- Enthalpie de la vapeur saturée hg — énergie totale de la vapeur sèche à saturation
- Chaleur latente de vaporisation hfg — énergie nécessaire pour vaporiser 1 kg d’eau à pression constante
- Volume spécifique de la vapeur vg — volume occupé par 1 kg de vapeur saturée (m³/kg)
- Densité de la vapeur ρg — masse volumique en kg/m³, base du dimensionnement des conduites
- Densité du liquide ρf — masse volumique de l’eau à saturation
- Entropie sf et sg — grandeurs thermodynamiques pour les cycles thermiques et les détentes
Unités disponibles
- Pression : bar g, bar abs, kPa, MPa, psi
- Enthalpies : kJ/kg ou kcal/kg
- Entropie : kJ/kg·K
- Volume : m³/kg
- Densité : kg/m³
- Température : °C
Applications concrètes en ingénierie vapeur
La table de vapeur intervient directement dans les calculs suivants, courants en chaufferie industrielle :
- Dimensionnement tuyauterie vapeur — le volume spécifique vg à la pression de service permet de calculer le débit volumique et donc le diamètre de conduite pour une vitesse cible de 25 à 35 m/s
- Calcul de puissance chaudière — la puissance thermique en kW est le produit du débit massique (kg/h) par la différence enthalpique hg – heau alimentation
- Bilan d’un échangeur vapeur/liquide — la chaleur latente hfg donne directement l’énergie disponible lors de la condensation totale de 1 kg de vapeur
- Calcul du flash vapeur — lors d’une détente de condensats, le taux de revaporisation dépend des enthalpies des deux niveaux de pression
- Rendement thermique chaudière — l’enthalpie de la vapeur produite et celle de l’eau d’alimentation entrent dans le calcul du rendement par bilan enthalpique
- Dimensionnement des purgeurs vapeur — la densité de la vapeur et du condensat à la pression de service conditionnent le choix et le dimensionnement des purgeurs
Questions fréquentes sur les tables de vapeur
Quelle est la différence entre pression manométrique et pression absolue ?
La pression manométrique (bar g) est mesurée par rapport à la pression atmosphérique ambiante (environ 1,01325 bar). La pression absolue (bar abs) est la somme de la pression manométrique et de la pression atmosphérique. Les tables thermodynamiques travaillent toujours en pression absolue : à 10 bar g correspond donc 11,013 bar abs. Notre outil gère cette conversion automatiquement selon l’unité sélectionnée.
Quelle est la valeur de la chaleur latente de vaporisation de l’eau ?
La chaleur latente diminue avec la pression : elle vaut environ 2 257 kJ/kg (539 kcal/kg) à 0 bar g (100 °C), 2 015 kJ/kg à 10 bar g (184 °C), 1 826 kJ/kg à 20 bar g (212 °C) et s’annule au point critique à 221,1 bar abs (374 °C). Cette évolution est fondamentale pour comprendre pourquoi les installations à haute pression nécessitent un débit massique plus important pour une même puissance thermique.
Comment utiliser la table pour dimensionner une conduite vapeur ?
La méthode consiste à obtenir le volume spécifique vg à la pression de service, calculer le débit volumique Q = D × vg (avec D le débit massique en kg/s), puis en déduire le diamètre intérieur par D_int = √(4Q / π·V) avec V la vitesse cible (typiquement 25 à 35 m/s pour la vapeur saturée). Notre outil affiche vg et ρg directement pour toute pression saisie.
Qu’est-ce que la vapeur surchauffée et comment l’outil la gère-t-il ?
La vapeur surchauffée est de la vapeur portée à une température supérieure à la température de saturation correspondant à sa pression. Elle est plus sèche, moins dense et transporte plus d’énergie par kilogramme que la vapeur saturée. Notre outil permet de saisir un degré de surchauffe en °C au-dessus de la saturation et recalcule enthalpie, entropie et volume spécifique selon les équations IAPWS-IF97 Region 2.
Les résultats sont-ils conformes aux tables publiées par les fabricants de chaudières ?
Les tables publiées par les fabricants (Spirax Sarco, TLV, Cleaver-Brooks) sont toutes basées sur les mêmes équations IAPWS-IF97. Les écarts constatés dans notre outil sont inférieurs à 0,3 % sur la plage 0–100 bar g, ce qui est largement suffisant pour les calculs d’ingénierie. Pour des calculs réglementaires ou des dossiers DESP, nous recommandons de croiser avec les tables de référence imprimées.
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