Comment choisir une pompe à vide pour les applications de séchage

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Fondamentalement, nous devons faire la distinction entre les procédés de séchage à court terme et ceux qui peuvent nécessiter plusieurs heures, voire plusieurs jours. Indépendamment de la durée de séchage, tous les procédés de séchage se déroulent approximativement comme indiqué sur la page correspondante.

Nous décrivons, à titre d'exemple d'application, le séchage du sel (séchage à court terme), qui est un procédé de séchage déjà éprouvé.

Séchage du sel

Tout d'abord, 400 kg (881 lbs) de sel finement divisé présentant une teneur en eau d'environ 8 % en masse doivent être séchés le plus rapidement possible (environ 1 heure) jusqu'à ce que la teneur en eau soit inférieure à 1 % en masse. L'évolution prévue de l'eau s'élève à environ 28 kg (61 lbs). Pendant le procédé de séchage, le sel présent dans la chambre est continuellement agité et chauffé à environ 80 °C (176 °F). Le système de vide est schématisé sur la Fig. 2.78.

Fig. 2.78 Schéma du système de vide pour le séchage du sel. Combinaison de pompes composée d'une pompe Roots, d'un condenseur et d'une pompe à piston rotatif pour la commutation progressive du procédé de pompage.

Chambre à vide avec remplissage de sel
Pompe Roots
Condenseurs
Vanne d'étranglement
Pompe à palettes rotatives

Pendant le premier quart du temps de séchage, plus de la moitié de la quantité de vapeur d'eau est éliminée. Le condenseur est alors la véritable pompe principale. En raison de la température élevée de la vapeur d'eau et, au début du séchage, de la pression très élevée de la vapeur d'eau, l'efficacité de condensation du condenseur est considérablement accrue. Sur la Fig. 2.78, on observe qu'un condenseur de 2 m² de surface de condensation peut condenser environ 15 l (3 gallons) d'eau à une pression d'entrée de 100 mbar en 15 minutes. Cependant, au cours de ce procédé initial, il faut s'assurer que la pression de vapeur d'eau au niveau de l'orifice d'entrée de la pompe rotative ne dépasse pas sa tolérance à la vapeur d'eau de 60 mbar. Ceci est assuré par la régulation de la pression d'entrée de la pompe à palettes rotatives à l'aide de la vanne d'étranglement. Etant donné que la pompe primaire ne doit pomper que la petite partie des gaz non condensables à ce stade, une pompe à palettes rotatives SOGEVAC SV65B suffit. Avec l'augmentation du temps de traitement, l'élimination de la vapeur d'eau diminue, de même que la pression de vapeur d'eau dans le condenseur. Lorsque la pression de l'eau dans la chambre chute sous 27 mbar, la pompe Roots est mise en marche. Ainsi, la vapeur d'eau est pompée plus rapidement hors de la chambre, la pression augmente dans les condenseurs et leur efficacité de condensation augmente à nouveau. Les condenseurs sont isolés par une vanne lorsque leur vapeur d'eau atteint sa pression de vapeur de saturation. A ce stade, la pression de vapeur d'eau dans la chambre n'est que d'environ 4 mbar, et le pompage est effectué par la pompe Roots avec une pompe primaire à lest d'air jusqu'à ce que la pression de vapeur d'eau atteigne environ 0,65 mbar. Par expérience, on peut supposer que le sel a atteint le degré de séchage souhaité.
La technologie actuelle des pompes sèches permet d'effectuer le même procédé sans avoir recours à la vanne d'étranglement. Par exemple, en utilisant une pompe à vis sèche VARODRY VD65, le procédé peut être réalisé sans nécessiter de régulation complexe de la pression. Pendant les premières phases du procédé, la tolérance à la vapeur de la pompe est brièvement dépassée. Cela entraîne une certaine condensation de l'eau à l'intérieur de la pompe. Celle-ci est expulsée par la pompe VARODRY et s'assèchera simplement plus tard, lorsque la pression diminuera.

Séchage du papier

Si les pompes doivent être de la bonne taille pour un cycle de traitement plus long, il est judicieux de diviser le cycle en sections caractéristiques. Par exemple, le séchage du papier est expliqué comme suit : le papier a une teneur initiale en humidité de 8 % et le réservoir présente le volume V.

1. Evacuation

La pompe primaire doit être d'un calibre approprié par rapport au volume du réservoir et au temps de pompage souhaité. Ce temps de pompage est défini en fonction de la durée souhaitée du procédé : si le procédé doit se terminer au bout de 12 à 15 heures, le temps de pompage ne doit pas durer plus d'une heure. La taille de la pompe primaire peut être facilement calculée en consultant la page consacrée à ce sujet.

2. Pré-séchage

Pendant le pré-séchage, en fonction de la zone de pression dans laquelle le travail est effectué, environ 75 % de l'humidité est éliminée. Ce pré-séchage doit occuper le premier tiers du temps de séchage. La vitesse du pré-séchage dépend presque exclusivement de la suffisance de l'apport de chaleur. Pour pré-sécher 1 tonne de papier en 5 heures, il faut évaporer 60 kg (132 lbs) d'eau, ce qui correspond à une dépense énergétique d'environ 40 kWh pour évaporer l'eau. Etant donné que le papier doit être chauffé en même temps à une température d'environ 120 °C (248 °F), il faut fournir une moyenne d'environ 20 kW. Le dégagement moyen de vapeur par heure est de 12 kg (26 lbs). Par conséquent, un condenseur d'une capacité de 15 kg (33 lbs)/h devrait suffire. Si le papier est suffisamment préchauffé (peut-être par le biais d'un séchage par circulation d'air) avant l'évacuation, pendant la première heure de séchage, il faut prévoir un double dégagement de vapeur.

3. Séchage principal

(2.37)

(2.38)

Si, pendant la deuxième étape, la pression doit encore chuter de 20 à environ 5,3 mbar en 5 heures et que 75 % de l'humidité totale (c'est-à-dire que 19 % de l'humidité totale de 15 kg (33 lbs) doit être éliminée), la pompe doit, conformément aux équations (2.37) et (2.38), présenter une vitesse de pompage de

D'après l'équation 1.7, 15 kg (33 lbs) de vapeur d'eau correspondent à 15 °C (59 °F) pour une quantité de vapeur d'eau de

La pompe Roots est donc la pompe appropriée. L'humidité résiduelle admissible dans le produit détermine la pression limite pouvant être atteinte. La relation entre la pression limite et l'humidité résiduelle est fixe pour chaque produit, mais différente d'un produit à l'autre. Leybold a de nombreuses années d'expérience à son actif concernant les applications dans ce domaine. Supposons qu'une teneur en humidité résiduelle de 0,1 % soit nécessaire, pour laquelle la pression limite nécessaire est de 6 · 10^-2 mbar. Au cours des 5 dernières heures, les 6 % restants de la teneur en humidité, soit 5 kg (11 lbs) d'eau, sont éliminés. A une pression moyenne d'environ 0,65 mbar, 2000 m³/h de vapeur se forment. Deux possibilités s'offrent à vous :

a) On continue à travailler avec la pompe Roots mentionnée ci-dessus. La pression totale limite se stabilise à une valeur correspondant à la quantité de vapeur d'eau éliminée. On attend qu'une pression d'environ 6,5 · 10-2 mbar soit atteinte, ce qui prend naturellement plus de temps.

b) Dès le début, on choisit une pompe Roots un peu plus grande (par exemple, une pompe dont la vitesse de pompage est de 2 000 m³/h convient). Pour de plus importantes quantités de papier (5 000 kg ou 11 023 lbs, par exemple), un système de pompage qui, à une vitesse de pompage de la vapeur d'eau allant jusqu'à 20 000 m³/h, abaisse automatiquement la pression de 27 à 10^-2 mbar sera bien adapté. L'utilisation de telles pompes permet de réduire considérablement le temps nécessaire au séchage.

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