Bienvenue sur

---

Refroidisseur d'air / Échangeur thermique en transport pneumatique

Échangeur thermique de refroidissement en sortie de soufflante

Question ou remarque ? Merci de nous contacter à admin@powderprocess.net

---

Résumé de la section
1. Quel est l'objectif d'un refroidisseur d'air ?
2. Qu'est-ce qu'un refroidisseur d'air après une soufflante ?
3. Types de refroidisseurs d'air
4. Considérations de conception importantes

---

1. Quel est l'objectif d'un refroidisseur d'air ?

Les soufflantes sont généralement utilisées comme générateurs de débit d'air dans les systèmes de transport pneumatique. Ces soufflantes sont des compresseurs qui aspirent l'air à une certaine pression (la plupart du temps atmosphérique) et le rejettent à une pression plus élevée. Lors de la compression, une partie de l'énergie consommée est transformée en chaleur, ainsi l'air en sortie de soufflante est significativement plus chaud qu'à l'aspiration. Les températures peuvent atteindre 50-60 °C, parfois bien plus, ce qui peut poser problème pour les étapes en aval. Par exemple, les vannes rotatives doivent être conçues pour fonctionner en conditions chaudes, ce qui peut nuire à leurs performances, ou tout simplement le matériau transporté ne peut supporter de telles températures, entraînant par exemple une fusion.

2. Qu'est-ce qu'un refroidisseur d'air sur un compresseur ou une soufflante ?

Dans ces cas, il est souhaitable de refroidir le flux d'air grâce à un échangeur thermique positionné juste après la soufflante, appelé refroidisseur d'air.

3. Types de refroidisseurs d'air

Les refroidisseurs d'air sont en réalité des échangeurs thermiques et peuvent utiliser soit un fluide liquide comme réfrigérant, soit simplement de l'air.

Refroidisseurs d'air à fluide liquide

Ces refroidisseurs d'air fonctionnent généralement avec de l'eau, réfrigérée ou glacée. C'est une conception efficace pour contrôler la température, mais elle présente des inconvénients et leur fonctionnement doit être soigneusement maîtrisé :

• L'eau froide peut créer de la condensation à l'intérieur ou à l'extérieur du refroidisseur d'air, ce qui peut entraîner des conséquences néfastes (si l'eau est transportée dans la conduite, cela peut provoquer des obstructions, entre autres conséquences potentielles)
• En cas de fuite de l'échangeur thermique, l'eau pénètre dans les conduites du procédé
• Le contrôle du procédé doit être assez précis pour garantir un bon contrôle de la température

La conception la plus simple pour un échangeur thermique utilisant un fluide liquide réfrigérant est un échangeur thermique à calandre et tubes. Dans cette conception, de nombreux tubes sont enfermés dans une calandre. L'air de transport circule dans les tubes tandis que le fluide réfrigérant, généralement de l'eau, se trouve côté calandre. Un inconvénient de ce type de conception est que l'échangeur thermique peut être assez volumineux pour atteindre une capacité définie, car l'échange thermique côté air est assez faible.

Figure 1 : principe de l'échangeur thermique à calandre et tubes

Une conception alternative consiste à utiliser des tubes ailettés pour augmenter la surface d'échange thermique et ainsi réaliser la même capacité qu'un échangeur à calandre et tubes, mais dans un volume beaucoup plus réduit. Pour ce type d'échangeur, les tubes sont équipés d'ailettes et les positions de l'air et du fluide réfrigérant sont inversées : l'air traverse la calandre et entre en contact avec les ailettes, tandis que le fluide réfrigérant, généralement de l'eau, est à l'intérieur des tubes. Notez que la perte de charge à travers l'échangeur doit être surveillée, car les ailettes peuvent être sujettes à l'encrassement.

Figure 2 : principe de l'échangeur thermique à surface étendue

Refroidisseur d'air à air

Le fluide réfrigérant ici est simplement de l'air. Le refroidisseur d'air est équipé d'un ventilateur qui force l'air à travers l'échangeur thermique. L'intérieur de l'échangeur thermique est constitué d'aluminium, ailetté des deux côtés afin de permettre une grande surface d'échange thermique dans un volume relativement réduit. Cela évite les inconvénients précédents en termes de risques liés aux fuites, mais en contrepartie offre un refroidissement moins efficace, dépendant des conditions ambiantes. Une solution à ce problème consiste à placer la soufflante et le refroidisseur d'air dans une pièce climatisée, afin d'avoir des conditions de refroidissement constantes.

Figure 3 : principe d'un échangeur thermique air-air à tirage forcé pour le transport pneumatique

4. Considérations de conception importantes

Pour être efficaces, les refroidisseurs d'air sont constitués de petits tubes ailettés qui augmentent la surface d'échange thermique. Cependant, ces tubes peuvent être sujets à l'encrassement avec le temps, surtout si l'alimentation en air n'est pas très propre ou si des retours de ligne se produisent. Il est donc essentiel, pour des raisons de sécurité, de disposer des instruments appropriés pour surveiller les performances du refroidisseur :

• Perte de charge à travers l'échangeur thermique : le système doit être arrêté et nettoyé pour éliminer les dépôts lorsque la perte de charge atteint sa limite maximale
• Température avant et après l'échangeur thermique pour vérifier l'efficacité du refroidissement et contrôler le refroidissement

Notez qu'un refroidisseur d'air génère une perte de charge supplémentaire à prendre en compte dans la conception de la ligne de transport pneumatique.

L'installation d'un clapet anti-retour pour éviter les retours dans l'échangeur thermique peut également être envisagée.

L'autre considération clé de conception à garder à l'esprit est le risque de condensation lorsque l'air est refroidi dans l'échangeur. L'ingénieur concevant le système doit vérifier que la température à l'intérieur de l'échangeur n'est pas inférieure au point de rosée de l'air. Si c'est le cas, l'air doit être déshumidifié. Cela peut être réalisé en fournissant de l'air conditionné à la soufflante, ou en ayant 2 échangeurs thermiques en série : le premier refroidit l'air et piège l'eau condensée, alimentant un second échangeur avec de l'air sec mais saturé, qui chauffera cette fois l'air pour réduire l'humidité relative et abaisser le point de rosée.