4 • Propriétés
des mélanges
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4.5 Diagrammes de phase liquide/vapeur
pour des systèmes binaires
la phase liquide est donnée par la composition x A
N d’ébullition donnée
par l’intersection de l’isotherme T M avec la courbe d’ébullition commençante en N. La composition de la phase vapeur y A
P est donnée par
l’intersection de l’isotherme T M avec la courbe de rosée en P. Les quantités respectives de liquide et de vapeur sont données par les longueurs
des segments MP et MN ou par la règle des leviers.
Les propriétés d’ébullition des mélanges binaires ont des conséquences
très importantes pour l’évaporation des fluides frigorigènes constitués de
mélanges. En effet, à pression constante dans l’évaporateur, la température n’est pas constante. La température évolue au fur et à mesure que le
fluide évolue en s’évaporant. C’est ce qu’on appelle le glissement (ou glide
en anglais). La température en sortie d’évaporateur est supérieure à la
température d’entrée. Dans le cas d’un mélange binaire, la différence de
température est d’autant plus importante que la différence de température d’ébullition (à la pression d’évaporation) des deux fluides constituant le mélange est grande. De plus, la concentration de la phase liquide
et celle de la phase vapeur ne sont pas les mêmes et elles évoluent au
cours de l’évaporation. Le même phénomène, un peu plus compliqué pour
la composition, existe bien entendu pour des fluides ternaires. Par ailleurs,
un phénomène identique existe pendant la phase de condensation : la température de condensation n’est pas constante non plus. Il est possible de
tirer profit de cette variation de température en cours d’évaporation (et
de condensation) pour augmenter l’efficacité des échangeurs.
La figure 4.10 présente une comparaison entre les propriétés réelles et
celles données par la loi de Raoult pour le mélange binaire R-134a/R32 à la
température de 0 °C. On constate que la loi de Raoult représente très correctement la tendance mais ne donne pas les valeurs exactes des pressions.
■ Mélanges azéotropes
Dans certains cas, le diagramme de phase liquide-vapeur d’un mélange
binaire présente un extremum distinct des corps purs. Un tel mélange
est appelé mélange azéotrope. Il existe des mélanges azéotropes où l’extremum est un maximum (Figure 4.11) et d’autres pour lesquels l’extremum
est un minimum (Figure 4.12). Dans les deux cas, pour la composition de
l’azéotrope, les phases liquide et vapeur sont de compositions identiques.
des mélanges
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4.5 Diagrammes de phase liquide/vapeur
pour des systèmes binaires
la phase liquide est donnée par la composition x A
N d’ébullition donnée
par l’intersection de l’isotherme T M avec la courbe d’ébullition commençante en N. La composition de la phase vapeur y A
P est donnée par
l’intersection de l’isotherme T M avec la courbe de rosée en P. Les quantités respectives de liquide et de vapeur sont données par les longueurs
des segments MP et MN ou par la règle des leviers.
Les propriétés d’ébullition des mélanges binaires ont des conséquences
très importantes pour l’évaporation des fluides frigorigènes constitués de
mélanges. En effet, à pression constante dans l’évaporateur, la température n’est pas constante. La température évolue au fur et à mesure que le
fluide évolue en s’évaporant. C’est ce qu’on appelle le glissement (ou glide
en anglais). La température en sortie d’évaporateur est supérieure à la
température d’entrée. Dans le cas d’un mélange binaire, la différence de
température est d’autant plus importante que la différence de température d’ébullition (à la pression d’évaporation) des deux fluides constituant le mélange est grande. De plus, la concentration de la phase liquide
et celle de la phase vapeur ne sont pas les mêmes et elles évoluent au
cours de l’évaporation. Le même phénomène, un peu plus compliqué pour
la composition, existe bien entendu pour des fluides ternaires. Par ailleurs,
un phénomène identique existe pendant la phase de condensation : la température de condensation n’est pas constante non plus. Il est possible de
tirer profit de cette variation de température en cours d’évaporation (et
de condensation) pour augmenter l’efficacité des échangeurs.
La figure 4.10 présente une comparaison entre les propriétés réelles et
celles données par la loi de Raoult pour le mélange binaire R-134a/R32 à la
température de 0 °C. On constate que la loi de Raoult représente très correctement la tendance mais ne donne pas les valeurs exactes des pressions.
■ Mélanges azéotropes
Dans certains cas, le diagramme de phase liquide-vapeur d’un mélange
binaire présente un extremum distinct des corps purs. Un tel mélange
est appelé mélange azéotrope. Il existe des mélanges azéotropes où l’extremum est un maximum (Figure 4.11) et d’autres pour lesquels l’extremum
est un minimum (Figure 4.12). Dans les deux cas, pour la composition de
l’azéotrope, les phases liquide et vapeur sont de compositions identiques.