Dans le cadre d’une installation de séchage par atomisation nous avons été contacté pour effectuer la fourniture d’un générateur d’air chaud indirect (echangeur fumées/air).
Conception d’un échangeur fumées-air
La conception d’un échangeur fumées-air se heurte à des contraintes importantes en matière de dimensionnement.
Pour obtenir un rendement acceptable avec des surfaces d’échange limitées, il faut veiller à maintenir un régime aéraulique du type turbulent avec un nombre de Reynolds élevé.
En contre partie ce type de fonctionnement entraîne des pertes de charge élevées. La conception résulte d’un compromis entre les puissances de ventilateur,
les diamètres de tubes échangeurs et leur longueur.
L’échangeur est constitué d’un faisceau de tubes occupant un volume de hauteur 2000 mm, largeur 700 mm, longueur environ 1400 mm.
Cet échangeur est chicané de façon à permettre une circulation des flux parallèles et à contre courant.
L’un des problèmes essentiels pour la tenue des tubes échangeurs est la température des fumées. Dans un échangeur « classique », les gaz de combustion entrent
à haute température directement dans les tubes. En faisant travailler le brûleur avec un excès d’air faible, la température des fumées à l’entrée des tubes est de
l’ordre de 1200 à 1500 °C. Il faut choisir des matériaux réfractaires chers et difficiles à mettre en œuvre. La solution habituelle est d’augmenter considérablement
l’excès d’air pour ramener la température à des valeurs acceptables. Malheureusement cet excès d’air va être réchauffé en pure perte, au détriment du rendement de
combustion. Le rendement global étant le produit du rendement de combustion par le rendement d’échange, il est clair que la solution est très pénalisante sur le plan
énergétique.
Recyclage des fumées sortant de l’échangeur
Nous vous proposons de recycler une partie des fumées sortant de l’échangeur et de les mélanger aux gaz de combustion. De cette façon, la température d’attaque est
abaissée tout en permettant une combustion proche de la stœchiométrie. En outre, cette façon de procéder augmente le débit dans les tubes et permet d’améliorer le
rendement d’échange. Le recyclage peut être assuré par un ventilateur placé à la sortie de l’échangeur. Afin d’optimiser parfaitement le fonctionnement, ce ventilateur
sera piloté par variation de vitesse, proportionnellement à la puissance demandée.
L’autre difficulté rencontrée est d’assurer une bonne répartition des gaz de combustion dans les différents tubes de l’échangeur. Avec un brûleur traditionnel de type torche,
cette bonne répartition est très difficile à obtenir compte tenu de la puissance à fournir dans un espace limité. C’est pourquoi nous optons pour la création d’une
flamme répartie sur toute la surface en regard des tubes. Chaque tube reçoit ainsi la même énergie. Le brûleur est du type AlsaFlam BLG dimensionné pour une surface
de flamme d’environ 500 x 150 mm. Découvrez une description détaillée du fonctionnement des brûleurs torche.
Cet échangeur est fourni prémonté, ainsi que testé et réglé dans nos atelier. Notre client n’a donc qu’à raccorder son process sur les brides d’entrée et sortie de
l’échangeur !