Application des systèmes à anneau d'eau sous vide en boucle fermée dans la production

Ce document présente une explication détaillée et systématique de l'application des systèmes de vide à anneau liquide en circuit fermé dans la production industrielle. Cet équipement est essentiel dans l'industrie moderne, notamment dans des secteurs comme la chimie, la pharmacie et l'agroalimentaire.

I. Concept de base : Qu'est-ce qu'un système en boucle fermée sous vide à anneau d'eau ?

Tout d'abord, analysons et comprenons cet équipement :

Pompe à vide à anneau liquide : Unité de pompage de gaz de base. Son principe de fonctionnement repose sur une roue à aubes tournant de manière excentrée à l’intérieur d’un corps de pompe, projetant de l’eau contre la paroi du corps pour former un anneau liquide mobile. Ceci crée des chambres se dilatant et se contractant périodiquement entre l’anneau liquide et la roue à aubes, assurant ainsi l’aspiration, la compression et l’échappement.

Système en circuit fermé : C’est l’amélioration clé. Dans les pompes à anneau liquide traditionnelles, le fluide de travail (l’eau) est en contact avec l’atmosphère, ce qui entraîne une consommation d’eau et un risque de rejets contaminés. Le terme « circuit fermé » signifie :

Le fluide de travail (généralement de l'eau, mais parfois un liquide de refroidissement ou un liquide spécial) est continuellement recirculé dans un circuit étanche.

Le système comprend généralement un échangeur de chaleur (refroidisseur) et un réservoir de séparation.

La chaleur générée par la compression du gaz par la pompe est évacuée par l'échangeur de chaleur. Le fluide de travail refroidi est ensuite renvoyé à la pompe, créant ainsi un cycle continu et efficace.

En termes simples, un système en boucle fermée de vide à anneau d'eau = pompe à vide à anneau d'eau + un système de refroidissement et de récupération pour la soutenir.

II. Composants principaux et leurs fonctions

Un système en boucle fermée typique se compose de :

Pompe à vide à anneau liquide : La source d’énergie pour créer le vide.

Réservoir séparateur gaz-eau : sépare le mélange gaz-liquide refoulé par la pompe. Le gaz est évacué dans l’atmosphère ou vers un système de récupération ; le fluide de travail est récupéré.

Échangeur de chaleur : Refroidit le fluide de travail chauffé par la pompe, maintenant ainsi une température de fonctionnement et des performances de vide optimales.

Pompe de circulation : Fournit la force motrice au fluide de travail dans le circuit fermé.

Tuyauterie, vannes et système de contrôle : relie tous les composants et permet un contrôle automatisé.

III. Principaux domaines d'application en production

Grâce à sa capacité à fournir un vide propre et stable capable de traiter les gaz condensables, ce système est largement utilisé dans :

1. Industrie chimique

Distillation sous vide/rectification : abaisse le point d’ébullition des matières premières, empêche la décomposition thermique ou le cokage des substances thermosensibles, améliorant ainsi la qualité et le rendement du produit.

Concentration sous vide : Évapore les solvants des solutions pour augmenter leur concentration.

Séchage sous vide : élimine l’humidité ou les solvants à basse température, de manière efficace et endommageant minimalement la structure du produit.

Filtration sous vide : Associée à un équipement de filtration pour éliminer rapidement le filtrat, elle augmente la vitesse et l’efficacité.

2. Industrie pharmaceutique et bioingénierie

Synthèse pharmaceutique : De nombreuses réactions nécessitent des conditions de vide strictes.

Récupération de solvants : Ce système en circuit fermé récupère les solvants organiques coûteux contenus dans les mélanges réactionnels. Il les condense et les récupère efficacement.

Lyophilisation : Composante essentielle des lyophilisateurs, fournissant le vide nécessaire à l'étape de sublimation.

Concentration et cristallisation : Concentration des extraits et cristallisation des principes actifs pharmaceutiques.

3. Industrie alimentaire

Concentration sous vide : Concentration de jus, de lait, de sirops, etc., pour préserver la saveur, la couleur et les nutriments.

Dégazage sous vide : élimination de l’oxygène dissous dans les aliments liquides pour prévenir l’oxydation et prolonger leur durée de conservation.

Conditionnement sous vide alimentaire : Fourniture d’une source de vide pour les machines d’emballage de grande taille ou à fonctionnement continu.

4. Autres secteurs industriels

Industrie énergétique : Maintien du vide dans les condenseurs de turbines.

Industrie métallurgique : Fusion sous vide et dégazage.

Industrie électronique : Certains procédés de fabrication des semi-conducteurs.