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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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7. Modes d’alimentation du multiple effet
7.1 Différents schémas de circulation possibles
7.1.1 Alimentation en parallèle
Chaque effet est alimenté séparément en quantité suffisante pour compenser l’évaporation et l’extraction (figure 19). Ce mode d’alimentation est rarement utilisé. On le rencontre dans les appareils de cristallisation. Il ne présente pas d’autre avantage que la commodité.
HAUT DE PAGE7.1.2 Alimentation à courants parallèles
C’est la méthode la plus répandue. Elle consiste à introduire la solution à concentrer au premier effet et à alimenter chaque effet à partir du précédent, l’extraction de solution concentrée se faisant au dernier effet (figure 20).
L’avantage de ce mode d’alimentation, appelé à courants parallèles parce que la solution circule dans le même sens que la vapeur, est que la circulation des solutions se fait naturellement sous l’action de la chute de pression qui existe entre chaque effet et son suivant. Une seule pompe est nécessaire pour l’alimentation du premier effet et, si l’extraction de solution concentrée doit se faire par pompe, on n’a qu’une seule pompe à solution aspirant sous vide.
L’inconvénient de la circulation à courants parallèles est que, si la solution d’alimentation est froide, il faut la réchauffer à la température du premier effet. Il en résulte une quantité plus importante de chaleur à transmettre dans ce premier effet et une augmentation de la consommation de vapeur par rapport aux autres schémas d’alimentation, pour une évaporation donnée.
On peut remédier en partie à cet inconvénient par l’adjonction de réchauffeurs assurant un chauffage méthodique de l’alimentation ...
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