Dissolution des gaz.

L'eau au contact des gaz peut :

- les dissoudre sans réaction secondaire : cas de l'oxygène, de l'azote,...

Exemple : cas de l'oxygène : (O₂) _gaz (O₂) _aqueux

- les dissoudre et réagir avec eux : cas du dioxyde de carbone, du chlore,...

Exemple : cas du chlore utilisé en désinfection.

Cl₂+H₂OHClO+HCl 

Le terme HClO (acide hypochloreux) est l'agent désinfectant ; la réaction conduit donc à la formation de deux acides qui mèneront à une chute du pH qui devra être rectifié.

Les gaz peuvent être :
- nécessaires pour entretenir la vie : oxygène en pisciculture, pour améliorer les caractéristiques organo-leptiques : dioxyde de carbone.
- générateurs de corrosion : oxygène, gaz carbonique
- générateurs de dysfonctionnements dans le système utilisateur : isolants dans les échangeurs thermiques et abaissement de la température, création de poches de gaz qui empêchent la libre circulation.

A l'équilibre les concentrations en gaz dissous sont proportionnelles à la pression partielle du gaz et inversement proportionnelles à la constante de Henry caractéristique du gaz.

La concentration obtenue par l'application de la loi Henry correspond à la saturation en gaz de la solution aqueuse.
On peut être amené à exprimer une concentration en pourcentage de cette valeur : Le décret 89-3 prévoit un minimum de présence d'oxygène pour les EDCH : minimum de 75% de la saturation à 20ºC.

Les conséquences de la loi de Henry sont :

1- La possibilité d'éliminer un gaz par :

• élévation de température, mais au-delà du seuil fixé par le maximum de la constante de Henry : risque de redissolution du gaz.
• abaissement de la pression.

Les deux peuvent être combinés pour améliorer le dégazage.
En général pour éviter la nécessité d'une étanchéité parfaite du dégazeur et le système de mise sous vide, on préfère chauffer l'eau à une température de l'ordre de 105ºC, on se trouve ainsi en légère surpression et celle-ci est utilisée pour éliminer les gaz de la bâche de dégazage.

2- Le dégazage naturel du fait de variations de pression (chute de pression statique), coups de bélier ou du fait d'une élévation de température : chauffage de l'Eau Chaude Sanitaire, Eau Chaude Basse Température, ...

Cette conséquence demandera la mise en place de points de purge efficaces qui devront être situés en tout point du réseau où il y a risque de dégazage ; ils seront dimensionnés afin d'obtenir une vitesse suffisamment faible qui permettra une séparation gaz-liquide. Certains dégazeurs utilisent le phénomène de coalescence sur un matériau de remplissage.

La concentration obtenue par application de la loi de Henry est une concentration limite. En effet cette loi caractérise une relation parfaite entre les deux phases (eau liquide et gaz), supposées parfaites. Ces conditions sont rarement réunies...

L'approche fournie est néanmoins suffisante pour aborder les cas courants.

Dans le cas du gaz carbonique on peut déterminer la concentration en gaz dissous pour les circuits aérés, (tours de refroidissement par ex.), en prenant une pression partielle de 30 Pa (valeur communément admise). On obtient alors une concentration en dioxyde de carbone de 1,35 10^-5 mol.l^-1 (H de l'ordre de 123,5 MPa à 15ºC), ce qui correspond à une concentration de l'ordre de 0,6 mg.l^-1.

Remarque : le cas des tours aéro-réfrigérant est l'un des rares cas pour lequel la loi de Henry peut s'appliquer dans de bonnes conditions : l'eau atteint un équilibre du fait qu'elle se trouve en circuit presque fermé (si la déconcentration est faible : c'est à dire si les appoints restent faibles), et l'on se trouve dans le cas d'une surface d'échange très grande par nébulisation.

Ainsi à 25ºC les concentrations obtenues sont de l'ordre de :

Gaz	O2	N2	CO2
Concentration en mg.L-1	8,25	13,70	0,44

Remarque : la concentration en oxygène sera maintenue à un taux élevé dans un circuit ainsi aéré : on aura donc un risque de corrosion élevé du fait de sa présence.