Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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René LELEU : Ingénieur IDN (Institut Industriel du Nord) - Ancien Directeur Technique de la Société Kestner - Professeur à l’École Centrale de Lille
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’évaporation, telle que nous l’entendons, correspond au passage de l’état liquide à l’état vapeur. Nous englobons dans ce même concept la vaporisation calme en surface d’un liquide et celle avec formation de bulles dans la masse que l’on appelle ébullition.
De même, nous ne ferons pas de distinction entre les bouilleurs et les rebouilleurs.
Plus généralement, l’évaporateur est l’appareil, ou l’ensemble d’appareils, destiné à réaliser l’évaporation, c’est‐à‐dire le passage de tout ou partie d’un liquide à l’état de vapeur.
L’évaporation peut se limiter à un simple changement de phase d’un liquide pur dont la composition ne change pas. Ce phénomène permet le transfert de chaleur d’un fluide à un autre et l’absorption d’énergie dans des conditions de température et de pression constantes pour le fluide vaporisé. C’est le cas des chaudières ou des vaporiseurs de gaz liquéfiés qui interviennent dans certains procédés et, en particulier, dans les pompes à chaleur à compression.
L’évaporation peut avoir pour objet la vaporisation du solvant d’une solution qui, de ce fait, s’enrichit en soluté à mesure que le solvant s’élimine. Il y a donc concentration du produit dissous dans la phase liquide. En fin d’opération, on récupère ce que l’on appelle le concentrat.
L’enrichissement de la phase liquide peut dépasser la limite de saturation et l’apparition d’une phase solide cristallisée est la conséquence de l’évaporation.
À la limite, si l’on pousse l’évaporation jusqu’à la vaporisation complète du solvant, on réalise le séchage.
Dans le présent article, nous traiterons essentiellement de l’évaporation comme moyen de concentration. Le solvant vaporisé est le plus souvent de l’eau, ce qui explique que, par la suite, on parlera généralement d’eau évaporée.
Le moyen de chauffage le plus utilisé est la vapeur d’eau, que l’on récupère, en fin d’opération, sous forme de condensat.
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Annexes à l’évaporateur9. Séparation de la vapeur
Le rôle du séparateur de vapeur est :
-
de favoriser l’émission de vapeur à partir du liquide ;
-
de réaliser la séparation en provoquant le moins possible d’entraînement de gouttes de liquide dans la vapeur ;
-
de retenir au mieux les gouttes entraînées.
L’émission de vapeur nécessite de disposer de la plus grande surface possible de séparation. La limite serait la pulvérisation du liquide, mais les gouttes créées seraient difficiles à retenir. La séparation doit donc être un compromis entre la séparation et l’épuration de la vapeur.
9.1 Séparateurs cyclones
Dans ce type de séparateurs, le mélange de liquide et de vapeur entre tangentiellement avec une vitesse qui provoque un vortex dans l’appareil. La surface de séparation se trouve ainsi augmentée. Les gouttes entraînées sont centrifugées et tendent à se grouper sur la paroi où la vitesse de vapeur est faible, ce qui favorise la descente du liquide. Cela implique que, sur le parcours du liquide dans le séparateur, il n’y ait aucun accident (tubulure, soudure apparente, chicane...) qui provoquerait une perturbation de l’écoulement du liquide.
On détermine la section des séparateurs par la vitesse admissible de la vapeur dans la zone supérieure (au‐dessus de la zone de séparation). Cette vitesse doit être inférieure à la vitesse limite de chute de la plus petite goutte. Malheureusement, on n’a aucun moyen de prévoir la dimension de cette goutte. On a donc recours à une expression empirique de la forme :
avec :
- u (m/s) :
- vitesse de la vapeur
-
![]()
(kg/m3) : - masses volumiques respectivement du liquide et de la vapeur.
(kg/m3)B est une constante qui peut être comprise entre 0,025 et 0,050.
De bons résultats sont généralement obtenus avec B = 0,035.
La vitesse de vapeur dans la tubulure...
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Séparation de la vapeur
BIBLIOGRAPHIE
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