Les séparateurs et leur rôle dans une installation vapeur

Dans de nombreux process utilisant la vapeur, il est essentiel que celle-ci soit délivrée la plus sèche possible. Cependant, à moins qu'elle ne soit surchauffée, toute vapeur d'usine contient de fines goutelettes d'eau en suspension immédiatement après avoir quitté la chaudière. Et elle continue à échanger sa chaleur en se condensant à mesure qu'elle passe dans les réseaux. L'installation de purgeurs de vapeur peut éliminer le condensât qui circule le long de la partie inférieure des tuyaux, Mais ils ne peuvent pas éliminer les gouttelettes d'eau entraînées dans le flux de vapeur, ce qui signifie que de la vapeur sèche ne peut être obtenue en utilisant uniquement des purgeurs.

En outre, à des vitesses d'écoulement aussi basses que 10 m/s, les changements de direction et les différences de pression peuvent entraîner, dans le débit vapeur, le condensât qui s'écoule le long de la partie inférieure des canalisations. Éliminer ce condensât pendant qu'il circule à des vitesses pouvant atteindre 30 m/s est une tâche qui doit être effectuée par un séparateur.

Exemples de condensât entrainé dans la vapeur

Les mécanismes de séparation

Il existe quatre principes de base à prendre en considération concernant les mécanismes de séparation : les obstacles mécaniques, la vitesse d'écoulement atteinte, les changements de direction et les impacts. Une meilleure efficacité de séparation peut être obtenue en utilisant plusieurs de ces principes au lieu d'un seul.

Par exemple, le séparateur ci-dessous utilise des panneaux déflecteurs afin de provoquer des changements directionnels et, par conséquent, éliminer un certain pourcentage de l'humidité entraînée. Cependant, la vitesse peut être insuffisante pour parvenir à une séparation hautement efficace et une grande partie de l'humidité est susceptible de rester dans le débit de vapeur.

Une autre méthode consiste à utiliser la force centrifuge en exploitant la différence de gravité spécifique des liquides et des gaz afin de les séparer. Dans ce cas, la vapeur est canalisée dans un flux en spirale, provoquant la projection de gouttelettes de condensât, plus lourdes, hors du flux et sur la paroi interne du séparateur. La gravité attire ensuite le condensât au fond du séparateur où un purgeur est installé afin de l'en débarrasser.

La méthode par force centrifuge utilisée dans les séparateurs TLV incorpore les quatre principes de séparation afin d'obtenir une efficacité pouvant atteindre 98 %.

Comment sont utilisés les séparateurs ?

Une utilisation commune des séparateurs consiste à fournir de la vapeur sèche pour les applications de chauffage par injection directe à la vapeur telles que la vulcanisation du caoutchouc, les fers à repasser à vapeur ou les procédés de cuisson utilisant un cuiseur vapeur. Parmi les autres applications, on trouve aussi l'atomisation, les procédés de catalyse ou les procédés de salaison de la viande. Dans ce type de systèmes, le séparateur est installé directement en amont de l'équipement qui utilise la vapeur afin d'intercepter le plus efficacement possible le condensât.

Mis à part le chauffage par injection directe, les autres applications améliorées de manière significative grâce aux séparateurs sont les éjecteurs à vapeur, les turbines et les chaudières utilisées pour générer de la vapeur surchauffée.

Les séparateurs présentent d'autres avantages que l'amélioration de la qualité de la vapeur. Par exemple, en éliminant les excès de liquide d'une ligne de vapeur, les séparateurs contribuent également à la réduction du risque de coup de bélier et de l'érosion qui sont provoqués par les gouttelettes d'eau à haute vitesse.

Les séparateurs dans les systèmes à air comprimé

L'utilisation de séparateurs n'est pas limitée aux installations vapeur. Dans les systèmes à air comprimé, du condensât se forme quand la température de l'air descend en dessous du point de rosée. Les gouttelettes d'eau résultantes peuvent être entraînées dans le flux d'air et provoquer une baisse de l'efficacité du système, ainsi que d'autres complications. Les systèmes de soufflage d'air comprimé et les pistolets pulvérisateurs sont deux exemples d'applications qui nécessitent un approvisionnement en air sec.

Tandis que les séparateurs pour la vapeur sont utilisés avec un purgeur de vapeur, les séparateurs pour l'air doivent être utilisés avec un purgeur d'air adéquat. Mis à part ce point, le mécanisme de séparation utilisant la force centrifuge est aussi efficace avec l'air qu'il l'est avec la vapeur.

Choisir un séparateur

Les performances d'un séparateur peuvent diminuer s'il fait face à un flux d'une vitesse ou d'une masse supérieures à celles pour lesquelles il est prévu. Pour de meilleurs résultats, il est important de prendre en compte tous les facteurs pouvant affecter ses performances, plutôt que de choisir un séparateur en fonction de la taille de la tuyauterie existante. Assurez-vous de vérifier que les pertes de charge et la vitesse du flux sont comprises dans les marges acceptables.

Selon les modèles, les séparateurs peuvent être avec ou sans purgeur intégré. Dans le cas où aucun purgeur n'est intégré, un purgeur séparé doit être installé.

En fonction de l'emplacement de l'équipement et de la manière dont le séparateur sera utilisé, le débit de condensât dans le séparateur peut devenir assez important. S'il n'est pas possible d'utiliser un modèle de séparateur avec un purgeur intégré, il sera nécessaire d'utiliser un purgeur séparé de taille appropriée qui pourra éliminer de manière adéquate le débit de condensât.

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