Chez Mikropor, nous définissons toujours nos objectifs de développement en mettant l’accent sur « l’adaptation aux innovations globales » et « le développement de nouvelles technologies ». Ces innovations comprennent à la fois des éléments technologiques et stratégiques, et reposent sur le principe d’une évaluation optimale des facteurs économiques et environnementaux.
L’un de nos principaux objectifs en matière d’ingénierie est de suivre les dernières technologies utilisées dans les équipements que nous utilisons et de les rendre applicables. Nous menons également de nombreuses études en collaboration avec Danfoss, notre partenaire fiable et l’un des principaux fabricants d’équipements de réfrigération, dans le cadre de nos objectifs communs en matière d’innovation. Dans ce contexte, le travail innovant dont nous parlerons dans cet article est un travail d’ingénierie important et pionnier dans le secteur des sécheurs d’air comprimé par réfrigération.
Concernant ces sécheurs d’air comprimé par réfrigération:
Les sécheurs d’air comprimé par réfrigération fonctionnent selon le principe du cycle frigorifique à compression mécanique. Ils se composent essentiellement de quatre équipements principaux : un échangeur de chaleur, un compresseur, un condenseur et une soupape de détente. Le système du groupe de refroidissement est conçu selon les principes d’efficacité, de performance et de durabilité.
- Échangeur de chaleur (Evaporateur): il s’agit d’un équipement dans lequel le transfert de chaleur entre l’air comprimé et le fluide réfrigérant a lieu, l’air comprimé est refroidi et condensé, puis l’eau qu’il contient est séparée dans l’unité de séparation.
- Compresseur: élément mécanique qui augmente la pression et la température du fluide frigorigène dans le cycle de refroidissement et assure sa circulation dans le système.
- Condenseur: Échangeur de chaleur qui permet au fluide frigorigène sous forme de vapeur à haute pression dans le cycle de refroidissement de se condenser et de se transformer en phase liquide en transférant la chaleur à l’environnement.
- Vanne de détente (d’expansion): équipement de refroidissement de base qui permet d’envoyer le fluide liquide à haute pression vers l’échangeur de manière contrôlée en réduisant sa pression.
En plus des composants principaux, des composants supplémentaires peuvent généralement être ajoutés au circuit de refroidissement en fonction des exigences du système. Ces composants peuvent être des équipements de sécurité, d’amélioration de l’efficacité ou d’économie d’énergie. En voici quelques-uns :
- Réservoir de liquide
- Séparateur de liquide à l’aspiration
- Vanne de dérivation de gaz chaud
- Pressostats
Mikropor dispose d’une flexibilité de production de sécheurs d’air comprimé de différentes capacités et mène des activités de test et de développement de produits conformément à la norme ISO 7183:2007 « Compressed Air Dryers- Specifications and Testing » (Sécheurs d’air comprimé – Spécifications et Essais).
Les vannes de la série AXV (Automatic Expansion Valve), optimisées pour améliorer les performances des applications de sécheurs d’air comprimé par réfrigération de Mikropor et développées en collaboration avec Danfoss, ont été testées de manière approfondie par Mikropor à différents stades du dévelopement.
Dans les laboratoires d’essai d’air comprimé de Mikropor, la série AXV a été utilisée à la fois comme dispositif d’expansion et comme vanne de dérivation de gaz chaud. La conception spéciale de la série AXV permet d’équilibrer le débit avec précision, même en cas de faibles différences de pression. Grâce à une latence quasi nulle, elle maintient la pression d’évaporation du sécheur d’air et donc la température du point de rosée de manière extrêmement stable. Le système fonctionne ainsi en permanence de manière équilibrée, avec des performances et une efficacité énergétique élevées.
La figure 1 montre le schéma des fluides avec les composants du sécheur d’air comprimé par réfrigération et sa vanne d’expansion. La figure 2 montre le schéma des fluides avec les composants du sécheur d’air comprimé par réfrigération et l’utilisation d’une vanne de dérivation de gaz chaud.
1. Compresseur 2. Moteur du ventilateur 3. Condenseur 4. Pressostat du ventilateur 5. Pressostat haute pression 6. déshydrateur 7. Vanne d’expansion 8. Échangeur de chaleur 9. Filtre 10. Vanne manuelle 11. Clapet anti-retour 12. Électrovanne
Figure 1. Composants du sécheur d’air comprimé de type refroidi et diagramme de flux avec vanne d’expansion
1. Compresseur 2. Moteur du ventilateur 3. Condenseur 4. Pressostat du ventilateur 5. Pressostat haute pression 6. Déshydrateur 7. Soupape de détente 8. Vanne de dérivation des gaz chauds 9. Échangeur de chaleur
10. Filtre 11. Vanne Manuelle 12. Clapet anti-retour 13. Électrovanne
Figure 2. Composants d’un sécheur d’air comprimé à refroidissement et schéma de fonctionnement avec vanne de dérivation des gaz chauds
Principe de fonctionnement de la série AXV
L’AXV est essentiellement un élément de controle composé d’un diaphragme, d’un mécanisme à ressort réglable et d’une vanne à pointeau. Le diaphragme est le composant principal qui contrôle le mouvement d’ouverture et de fermeture de la vanne. Il se déplace en fonction de l’équilibre entre le ressort qui le surmonte et la contre-pression.
La force du ressort tend à ouvrir la vanne à pointeau, tandis que la pression du fluide frigorigène dans l’échangeur de chaleur tend à la fermer. Lorsque la pression d’évaporation diminue, la force du ressort devient dominante sur le diaphragme et la vanne à pointeau s’ouvre davantage, permettant ainsi un passage plus important du fluide dans l’échangeur de chaleur. Lorsque la pression d’évaporation augmente, la pression exercée sur la partie inférieure du diaphragme augmente, ce qui surmonte la force du ressort et fait passer la vanne dans une position plus fermée. Le point de fonctionnement de la vanne peut être réglé en fonction des différentes pressions d’évaporation maximales en modifiant la tension du ressort à l’aide de la vis de réglage située sur le corps.
Les vannes AXV sont compatibles avec tous les gaz de nouvelle génération et peuvent être utilisées dans le cadre du processus de réglementation F-Gaz. Elles répondent aux besoins mondiaux du marché grâce à leurs performances élevées. La vanne est certifiée UL et a une pression de service maximale de 49 bar(g).
La série AXV est disponible en deux versions. La version AXV-I utilisée pour l’injection et la version AXV-H utilisée pour le bypass de gaz chaud. Les capacités des vannes avec différents fluides frigorigènes pour les deux versions sont indiquées dans la figure 3.
| « Capacité AXV-I » | « Capacité AXV-H » |
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Figure 3. Valeurs de capacité des vannes AXV-I et AXV-H
Dans les laboratoires d’essai d’air comprimé Mikropor, les tests de performance des sécheurs d’air par réfrigération fabriqués avec des détendeurs de type standard et de nouvelle génération de la série AXV ont été réalisés conformément à la norme ISO 7183:2007. Selon la norme, des paramètres de classement standard sont nécessaires pour définir et comparer les performances des sécheurs d’air. Les données relatives à ces paramètres de classement standard sont présentées dans le tableau 1.
| Quantité | Unité | Option A1 | Tolérance |
| Température d’entrée | °C | 35 | ±2 |
| Pression d’entrée | kPa [bar(e)] | 700 (7) | ±14 (0,14) |
| Humidité relative d’entrée | % | 100 | 0 / -5 |
| Température de l’air de refroidissement à l’entrée (si applicable) | °C | 25 | ±3 |
| Température d’entrée de l’eau de refroidissement (le cas échéant) | °C | 25 | ±3 |
| Température ambiante | °C | 25 | ±3 |
| Débit d’entrée du déshumidificateur | % du débit nominal | 100 | ±3 |
| L’option A1 est destinée aux applications dans les régions à climat tempéré. | |||
Tableau 1. Paramètres de classification standard (ISO 7183:2007)
Les performances des sécheurs sont évaluées en fonction de leur capacité à maintenir de manière stable la température de point de rosée souhaitée de l’air comprimé à la sortie. Ce critère est considéré comme un critère d’évaluation fondamental dans la caractérisation des performances des sécheurs, car il reflète l’efficacité du système en matière d’élimination de l’humidité, l’efficacité du processus d’échange thermique et l’équilibre thermodynamique. Les sécheurs d’air comprimé par réfrigération éliminent l’humidité contenue dans l’air comprimé qui traverse le système en la condensant, ce qui permet de sécher l’air jusqu’à une température de point de rosée sous pression donnée. La classe 4, définie par la norme ISO 8573-1 « Qualité de l’air comprimé », est un niveau de qualité qui détermine la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air comprimé et qui dépend directement des performances du sécheur d’air. La norme prend comme référence la classe 4 pour les sécheurs d’air à refroidissement, et la température du point de rosée sous pression cible pour cette classe est définie comme étant ≤ +3 °C.
Lors des tests de performance comparative des sécheurs, tous les équipements du système étaient identiques, seuls les détendeurs étaient différents. Les sécheurs ont été testés à un débit nominal de 100 %, 24 heures sur 24 et pendant sept jours au total. Dans les essais, la température d’entrée de l’air comprimé a été réglée à 35 °C, la pression d’entrée à 7 bar(g), l’humidité relative à 100 % et la température ambiante à 25 °C. La figure 4 présente une comparaison graphique des résultats des tests relatifs aux températures du point de rosée, illustrant la différence de performance entre les sécheurs équipés d’une vanne d’expansion standard et ceux équipés d’une vanne AXV de nouvelle génération. Lors des tests effectués, la température du point de rosée sous pression mesurée était inférieure à la valeur cible de ≤+3 °C, ce qui confirme que les exigences de performance définies dans la norme sont satisfaites. Les résultats montrent que la nouvelle génération AXV atteint une température de point de rosée plus basse à la sortie du sécheur par rapport au type standard, en particulier dans des conditions de charge et de capacité variables.
Figure 4. Graphique comparatif des performances entre la vanne d’expansion standard et la nouvelle vanne d’expansion
Les tests comparatifs réalisés conformément à la norme ISO 7183:2007 ont permis d’obtenir les résultats suivants concernant l’utilisation des nouveaux types de vannes d’expansion.
- Le nouveau type de détendeur atteint avec succès la valeur cible de température du point de rosée ≤+3 °C définie dans la norme dans différentes conditions de fonctionnement.
- L’utilisation de la nouvelle vanne d’expansion dans le sécheur permet de contrôler plus précisément la pression d’évaporation, ce qui garantit le maintien d’une quantité optimale de fluide frigorigène dans le système, empêche le compresseur de fonctionner sous une charge inutile et minimise ainsi la consommation d’énergie.
- En cas de charges de processus variables, la nouvelle vanne de dérivation de gaz chaud augmente l’efficacité en assurant l’équilibre du système de séchage grâce à sa capacité de réponse rapide et précise.
- Au niveau cible de classe 4, le sécheur d’air comprimé réfrigérant, qui fournit une température de point de rosée sous pression ≤+3 °C, permet d’éviter les risques liés à l’humidité tels que la condensation, la corrosion et les dommages matériels dans le système.
- Le couvercle de réglage de pression sur la vanne d’expansion permet un réglage facile.
- Sa structure compacte et son corps en acier inoxydable offrent une grande résistance à la corrosion et une longue durée de vie.
- Sa conception avancée, qui ne nécessite ni bulbe ni tube capillaire, apporte des avantages importants grâce à sa faible latence (hystérésis).
Développées en collaboration entre Mikropor et Danfoss, les vannes d’expansion de la série AXV garantissent une grande stabilité et une efficacité énergétique élevée au sein du système. Les tests effectués ont démontré des améliorations significatives en termes de pression d’évaporation et de température du point de rosée par rapport aux vannes d’expansion standard, prouvant ainsi qu’il s’agit d’une solution fiable pour les sécheurs d’air comprimé à refroidissement.
Reconnu pour son expertise mondiale dans les systèmes d’air comprimé et d’air atmosphérique, Mikropor continue de montrer la voie dans le secteur en combinant ses compétences de haut niveau en ingénierie avec des conceptions innovantes. Équipés de détendeurs de la série AXV développés en collaboration avec Danfoss, les sécheurs d’air Mikropor de nouvelle génération se distinguent par leur pression d’évaporation stable, leur faible température du point de rosée et leur haute efficacité énergétique lors des tests réalisés dans le cadre de la norme ISO 7183:2007. Ces résultats montrent que Mikropor ne se contente pas de respecter les normes en vigueur, mais qu’il est également à l’avant-garde en matière de technologies de l’air comprimé, en élevant les normes de qualité mondiales à un niveau supérieur. Pour découvrir les sécheurs d’air par réfrigération Mikropor, cliquez ici, et pour contacter nos équipes commerciales spécialisées, cliquez ici.
Directeur R&D chez Mikropor
