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RÉSUMÉ
Choisir un sécheur dans une gamme existante très large est souvent un casse-tête. Comme la technologie doit être compatible avec la forme du produit à traiter, une classification basée sur la structure du produit à traiter a été retenue. Une installation de séchage comporte aussi des équipements annexes pour le prétraitement du produit, le bon fonctionnement du sécheur et le post-traitement du produit et des rejets. Certains de ces dispositifs garantissent la sûreté de fonctionnement de l'installation et de son environnement.
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Patricia ARLABOSSE : Ingénieur IUSTI, spécialité Systèmes énergétiques et transferts thermiques - Docteur en Mécanique énergétique - Maître-Assistante à l'École des Mines d'Albi Carmaux ENSTIMAC - Chercheur au Centre RAPSODEE (UMR CNRS 2392)
INTRODUCTION
Dès lors que l'on cherche à rompre avec le conventionnalisme et l'habitude, qui bien souvent conduisent à associer à un produit donné une technique de séchage déterminée, ou lorsque le produit est nouveau, le choix d'un type de sécheur devient rapidement un casse tête pour l'ingénieur procédé. On dénombre sur le marché plus de 400 technologies différentes, dont une centaine sont utilisées communément dans l'industrie. Ces technologies peuvent au mieux être regroupées dans une dizaine de grandes familles. Le présent dossier est consacré à la présentation de ces grandes familles technologiques de sécheurs. Comme la technologie doit être compatible avec la forme du produit à traiter, une classification basée sur la structure du produit à traiter a été retenue. Outre le sécheur lui-même, une installation de séchage comporte un ensemble d'équipements annexes nécessaires au prétraitement du produit pour le rendre compatible avec la technologie choisie, au bon fonctionnement du sécheur et au post-traitement du produit sec et des rejets gazeux. Certains de ces dispositifs annexes visent à garantir la sûreté de fonctionnement de l'installation et de son environnement mais il faut en connaître les risques et les moyens de prévention et de protection. Des grilles d'analyse permettent de repérer les gammes d'équipements susceptibles de répondre aux besoins industriels, pour faciliter la pré-sélection de solutions techniques adaptées.
Ce dossier est la suite de l'ensemble consacré aux aspects théoriques du séchage industriel, constitué de :
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2. Grandes familles technologiques de sécheurs
Nombre de critères précédemment évoqués (mode de fonctionnement, mode d'apport de l'énergie, temps de séjour…), auxquels s'ajoute le principe de fonctionnement du sécheur, pourraient être utilisés pour établir une classification des sécheurs. La classification basée sur le principe du séchage permettrait de discriminer les technologies en fonction des mécanismes de migration de l'eau, des flux de séchage et des trajectoires hydro-thermiques. On parlerait ainsi de sécheurs par entraînement ou de sécheurs par ébullition.
Néanmoins, les opérations de pré et post-traitement contribuent significativement au coût global de l'installation et peuvent ajouter des contraintes organisationnelles. Il est donc souhaitable d'éviter les transformations inutiles du produit et de choisir un procédé permettant de sécher le produit dans sa conformation définitive. En outre, la manutention et le transport du solide dans le sécheur peuvent être problématiques. Une présentation des technologies basée sur la structure du produit humide (liquide/solide/pâteux) et son mode de transport a été retenue dans ce dossier. En effet, lors d'une présélection des technologies, ce critère permet d'exclure d'emblée certaines familles technologiques de sécheurs. L'opération de séchage est mise en œuvre sur des produits de structures variées :
-
solides divisés (granuleux, fibreux, pulvérulents) ;
-
solides compacts ou en plaques ;
-
produits pâteux ;
-
enfin produits liquides.
Par abus de langage, entrent dans la catégorie « liquide » tous les produits dont les caractéristiques d'écoulement permettent l'étendage ou la pulvérisation. Citons, par exemple, les solutions vraies, les solutions colloïdales, les suspensions diluées, les émulsions ou encore les pâtes molles.
Les principales technologies de sécheurs, et leurs variantes, sont décrites ci-après. Rares sont les technologies spécifiquement développées pour le séchage des pâtes et des suspensions épaisses. Néanmoins, avec un prétraitement préalable de mise en forme par extrusion, émiettement, granulation et plus rarement dilution, la plupart des technologies développées pour les produits liquides ou solides sont susceptibles de traiter les produits pâteux non collants....
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MUJUMDAR (A.S.), WU (J.) - Analysis of recent patent literature on drying and dryers. - Drying Technology, 18(4-5), p. 1147-1156 (2000).
-
(2) - COULLOM (D.), DE CARLAN (F.) - Définition et validation des opportunités de développement en France pour l'optimisation énergétique du séchage dans l'industrie. - Rapport final, Étude ADEME/EDF (confidentiel) (2007).
-
(3) - BAKER (C.G.J.), McKENZIE (K.A.) - Energy consumption of industrial spray dryers. - Drying Technology, 23(1-2), p. 365-386 (2005).
-
(4) - MUJUMDAR (A.S.) - An overview of innovation in industrial drying : current status and R&D needs. - Transp. Porous Med., 66(1-2), p. 3-18 (2006).
-
(5) - MUJUMDAR (A.S.) - Handbook of Industrial Drying. - Éd. CRC Press, 3e édition, 1281 p. (2007).
-
(6) - VAN DEVENTER (H.C.) - Industrial...
ANNEXES
1 À lire également dans nos bases
SHAKOURZADEH (K.) - Techniques de fluidisation. - [J 3 390] Opérations unitaires, Génie de la réaction chimique, Fonctions et composants mécaniques.
VASSEUR (J.) - Séchage : principes et calcul d'appareils. Séchage convectif par air chaud - [J 2 451] et [J 2 452] 2008.
VASSEUR (J.) - Séchage : principes et calcul d'appareils. Autres modes de séchage que l'air chaud - [J 2 453] 2008.
Diagrammes de l'air humide basses températures, moyennes températures, hautes températures. - Ann. J 2 451, Ann. J 2 452, Ann. J 2 453, 2008.
MARIN (M.), RENÉ (F.) - Lyophilisation. - [F 3 240] Agroalimentaire.
DESTOOPK (T.) - Manutention pneumatique des produits en vrac. - [AG 7 510] Logistique.
ROUSSY (G.), ROCHAS (J.-F.), OBERLIN (C.) - Chauffage diélectrique. Principes et spécificités. - [D 5 940] Réseaux électriques et applications.
DORY (J.-P.), EVIN (F.), PIRO (M.) - Chauffage par rayonnement infrarouge. - [D 5 930] Réseaux électriques et applications.
NARJOT (R.) - Chauffage à eau chaude sous pression. - [B 2 425] Génie énergétique.
MERIGUET (G.) - Filtration : technologies. - [J 3 510] Opérations unitaires, Génie de la réaction chimique.
LE COQ (L.) - Élimination des particules. - [G 1 710] Environnement.
BONTEMPS (A.), GARRIGUE (A.) - Échangeurs de chaleur : description des échangeurs. - [B 2 341] Génie énergétique.
BRICARD (A.), CHAUDOURNE (S.) - Calodus. - [B 9 545]...
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