Génération de vapeur : 6 anciennes méthodes contre 1 nouvelle

Pourquoi la génération de vapeur gagne en simplicité, rapidité et précision ?

Le développement technologique dans un domaine donne lieu à une évolution profitable à de nombreux secteurs d'activité. Le domaine de la production de vapeur en est un parfait exemple. En conjuguant la précision et la performance numérique de la technologie moderne de mesure et de régulation de débit massique, ainsi que le contrôle de la température, il est possible de contrôler les propriétés de la vapeur comme jamais auparavant.

La production de vapeur a toujours été un procédé nécessaire, mais complexe et coûteux. Nombreuses sont les méthodes qui ont été employées pour parvenir à la dispersion d’un liquide en une phase gazeuse. Une telle diversité de méthodes utilisées est révélatrice : beaucoup ont adopté une approche personnalisée, car ils manquent de connaissances sur une solution commercialement viable.

Voici quelques exemples que nous avons pu observer :

Générateur au point de rosée (bulleur)
Générateur de débit mixte
Méthode statique de génération d’humidité
Procédé à deux pressions
Procédé à deux températures
Solutions salées saturées

Chacune de ces méthodes a été élaborée pour contrôler la concentration (volume par volume) de liquide dans un gaz afin d'atteindre le résultat final escompté.

CEM: Système d'évaporation et de mélange contrôlé

Quel est l’objectif final ?

Dans de nombreux secteurs, la génération de vapeur est une nécessité ou serait un atout pour atteindre l’objectif final. Nous nous sommes entretenus avec des chercheurs en biomédecine, fabricants de tissus techniques, des sociétés de revêtement de verre, des représentants de la recherche et du développement sur la catalyse, sur le graphène et des fabricants de machines pour le conditionnement des aliments en vrac.

Comme toujours, certains thèmes reviennent chez chacun de nos interlocuteurs. Dans le développement d’application, tout est toujours une affaire d'augmentation ou de réduction, qu’il s'agisse du coût, des déchets, du rendement ou des matières premières. Presque tout ce qui a à voir avec une application aura une exigence d'augmentation ou de réduction.

Comment atteindre l’objectif de réduction et d’augmentation ?

De nombreux facteurs peuvent être améliorés par l’installation d’un système de mélange et d'évaporation contrôlés (CEM) ou d’un générateur de vapeur prêt à l’emploi de Bronkhorst® (VDM). Citons entre autres :

La rapidité de réaction du changement des concentrations
La réduction des coûts de matières premières
La précision du contrôle de la température
La rapidité de traitement du substrat
Le choix de ppm (partie par million), ppb (partie par milliard), de mole ou des conditions de sortie de la concentration.

Comment le système de mélange et d'évaporation contrôlés (CEM) ou le générateur de vapeur prêt à l’emploi Bronkhorst® (VDM) y parviennent-ils ?

La vapeur est générée par l’ajout d’un liquide dans un flux gazeux, généralement sous certaines conditions de température. Nous ajoutons une régulation à chaque entrée, acquérant ainsi une régulation en sortie. Si l’on prend le premier exemple de la liste au début de cet article, le générateur au point de rosée, on peut voir que :

L'évaporation du fluide peut entraîner des changements de concentration de vapeur
La modification des niveaux de fluide crée des différences de contre-pression
Les fluctuations du débit liées au niveau de fluide entraînent une modification des conditions du procédé
Les écarts de précision de thermostat peuvent rajouter des variations de température du fluide
Le chauffage d'un bain thermostaté demande en outre une forte consommation énergétique

Système classique de bulleur

Example Fluidat on the Net

En éliminant à l’entrée ces sources d’instabilité et en combinant la régulation du débit de liquide à l'aide d'un débitmètre massique Coriolis et la régulation du débit de gaz à l'aide d'un régulateur de débit massique thermique à by pass à un passage de débit contrôlé par température, il est possible de prévoir les conditions de la vapeur résultante plus précisément. Une fois qu’une sortie a été obtenue avec une combinaison d’entrées connue, elle peut être répliquée à maintes reprises.

Par exemple, sur la photo ci-dessous, nous savons que les conditions saisies en entrée permettront d’obtenir les conditions du procédé souhaitées, ce niveau de contrôle n’est pas disponible dans l’autre procédé.

La régulation directe des débits de liquide et de gaz dans une conduite à température contrôlée facilite la modification des conditions de service et permet de prévoir des conditions de procédé constantes. Le débitmètre massique Coriolis et le régulateur de débit massique thermique pour gaz sont directement reliés à une vanne de mélange 3 voies au-dessus d'un échangeur thermique à température contrôlée. En faisant passer le liquide et le gaz par l’orifice de la vanne, le flux combiné est aérosolisé (spray) avant d'être chauffé, ce qui permet une vaporisation totale du liquide dans le débit de gaz.

Pour poursuivre cette démarche et si vous avez une composition spécifique en vue, consultez Fluidat, notre base de données des gaz disponible en ligne gratuitement. Pour cela, allez sur www.fluidat.com, inscrivez-vous et consultez les possibilités.

En regardant les 6 anciennes méthodes et la nouvelle, pas de doute : l’innovation et la réflexion qui ont été mises dans les méthodes originales encore utilisées aujourd’hui sont bien présentes. Mais la beauté de la société n’est-elle pas de pouvoir apprendre les uns des autres ? Et c’est ainsi qu’une autre technologie a vu le jour.