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Cours d'évaporation: évaporateur simple effet, exemples de représentation

On appelle évaporateur simple effet (par opposition à évaporateur multiple-effet), un évaporateur dans lequel la vapeur (de solvant) générée n'est pas réutilisée. Cette vapeur peut être soit rejetée à l'atmosphère, soit condensée (condenseur à eau de refroidissement ou condenseur à mélange), soit subir un autre traitement.

 

Le moyen de chauffage est en général de la vapeur d'eau (appelée vapeur de chauffe, à ne pas confondre avec la vapeur de solvant), qui se condense dans une double enveloppe, un serpentin ou un échangeur en fournissant ainsi sa chaleur latente de vaporisation.

 

Exemple 1: les évaporateurs représentés ci-dessous présentent un dôme large, équipé d'un déflecteur, permettant de séparer efficacement le liquide et la vapeur. La jambe assure un inventaire de liquide pour le fonctionnement de la pompe et/ou du rebouilleur externe à la vapeur.

 

 

 

La circulation naturelle dans le rebouilleur est obtenue par vaporisation partielle du mélange alimentant l'échangeur. La baisse de densité moyenne provoque une diminution de la charge hydrostatique, et une mise en circulation du mélange dans l'échangeur. Ce système constitue ce que l'on appelle un rebouilleur thermosiphon.

Dans les cas difficiles (viscosité élevée du concentrat, problèmes d'amorçage du thermosiphon, volonté de limité la vaporisation dans l'échangeur pour cause d'encrassement), on force un débit de circulation élevé dans l'échangeur, ce qui permet également parfois d'obtenir de meilleurs coefficients d'échange.

 

 

 Exemple 2: Evaporateurs à double enveloppe

 

  • De part leur conception, tout les évaporateurs à double enveloppe ont une surface d'échange limitée
  • Ces appareils sont souvent conduits avec des écarts de température importants, d'ou des risques de surchauffe locale et d'encrassement. Pour une capacité donnée, le temps de séjour dans ces appareils est plus important que dans les précédents.

 

 

Exemple 3: autre mode de représentation d'un évaporateur simple effet à rebouilleur externe et à circulation forcée. L'alimentation est préférablement réalisée à l'entrée de l'échangeur (avant ou après la pompe). Le concentrat est soutiré soit par trop plein (débordement), soit en régulation de niveau. Le sommet de l'évaporateur est équipé d'un déflecteur (ou démister) dans le but d'assurer l'élimination des petites goutelettes de liquide pouvant être entrainées par la vapeur.

 

rebouilleur vertical avec circulation côté tube en 1 passe

vapeur côté calandre

rebouilleur horizontal avec circulation côté tube en 2 passes

vapeur côté calandre

rebouilleur horizontal avec circulation côté calandre

vapeur côté tubes en 2 passes (ou tubes en U)