Description EVAPORATION - COMPRESSION DE VAPEUR

• un évaporateur fonctionnant sous vide,
• compresseur centrifuge à vitesse variable, avec courbes caractéristiques paramétrables, vanne de recirculation et régulation anti-pompage automatique (mode cascade),
• un rebouilleur thermosiphon alimenté par la vapeur comprimée venant de l’évaporateur,
• un ballon de récupération des condensats avec pompe de reprise,
• un échangeur de préchauffage de l’alimentation avec les concentrats,
• des bacs d’alimentation, de concentrats, et condensats non représentés sur le synoptique,
• sécurités : arrêt des pompes concentrat et condensat sur niveau bas
• sécurités compresseur : arrêt sur vibration élevée (en cas de pompage ou de surcharge) et température haute au refoulement.
• détails compression
• dim. évaporateur
• détails échangeurs

Outils graphiques d’analyse du procédé

• visualisation en temps réel du point de fonctionnement du compresseur sur ses courbes caractéristiques taux de compression – débit, avec limites de pompage et de surcharge,
• tableau regroupant toutes les caractéristiques de la compression : exposant, travail, température et rendements réels, polytropiques et isentropiques, pressions, taux de compression et débits massique et volumique.
• affichage courbe de solubilité et sursaturation (s en g/100g de solvant en fonction de la température), avec représentation en temps réel des points correspondant à l’alimentation et à la solution contenue dans l’évaporateur,
• tableau regroupant les principaux paramètres de l’évaporateur (inventaires en inertes, vapeur, eau et sel, pression, température, enthalpies, alimentation et soutirages…)
• tableau donnant l’inventaire et la composition des bacs pour les bilans, affichage du COP (coefficient de performance) de l’installation, instantané et intégré depuis le démarrage,
• profils de température dans les échangeurs,
• historique des variables procédés.

Rappel : COP=(puissance de rebouillage)/(puissance consommée par le compresseur)

Dimensionnement et réglages

La plupart des dimensions et paramètres de l’installation sont réglables, pour permettre la simulation d’une installation quelconque :

• dimensions caractéristiques de l’évaporateur, du condenseur-thermosiphon, de l’échangeur alimentation - concentrats, des vannes…
• caractéristiques du compresseur : rendement polytropique, débit mini-maxi, allure des courbes caractéristiques, etc…
• pour les pertes thermiques : coefficient d’échange avec le milieu extérieur, température, surfaces,
• conditions de fonctionnement avec notamment la présence d’inertes dans l’alimentation et le réglage des fuites de l’évaporateur sous vide,
• pour les régulateurs: mode (manuel-automatique) et configuration (constantes proportionnelle, intégrale et dérivée, échelles, sens d’action…)

Modèle numérique

Pour l’évaporateur :

• résolution des équations de bilan (matière et thermique), et des équilibres liquide-vapeur (eau-sel-inertes, évaporation ou ébullition),
• influence des inertes sur la pression des équipements et sur la condensation,
• gestion des séquences de remplissage de l’installation, de mise en température, démarrage, et mise en régime stationnaire.
• gestion de l’arrêt et de la vidange de l’installation.
• calcul des pertes thermiques, prise en compte de l’inertie thermique due aux différents équipements lors de la mise en chauffe et du refroidissement de l’installation.
• tension de vapeur de l’eau déterminée par l’équation d’Antoine Log₁₀ (P)=A-B/(C+T) avec A=10.196, B=1730.630, et C=233.426, avec P en Pa et T en °C [anciennement P_cond=(T_cond/100)⁴].
• chaleur latente déterminée par Lv_eau=2535-2.9xT_cond, T_cond en °C et Lv en kJ/kg.
• température d’ébullition des solutions fonction de la pression et du titre molaire en sel (loi de Raoult).

Remarques :

• pas de gestion de la cristallisation dans ce modèle. Les solutions sursaturées dans l’évaporateurs sont considérées comme homogènes.
• l’inventaire initial de l’évaporateur et la mise en température est faite au démarrage du modèle pour faciliter la mise en service de l’installation.

Pour le compresseur (voir modèle compresseur centrifuge pour plus de détails) :

• courbes caractéristiques du compresseur par un modèle à 4 paramètres entièrement configurable (taux de compression, débit de pompage et de surcharge, coefficient α),
• rendement polytropique fixé par l’utilisateur,
• calcul du point de fonctionnement et des ses caractéristiques (exposant, travail, température, rendements réels, polytropiques et isentropiques, etc…) par les formules classiques pour un gaz parfait.