Les purgeurs de vapeur

Le rôle d’un purgeur de vapeur est d’empêcher la vapeur de s’échapper afin de maintenir la pression dans l’échangeur de chaleur, tout en « purgeant » le condensat produit par cet échangeur. Dans la plupart des cas, la pression passe de la valeur d’opération (avant le purgeur) à la pression atmosphérique ou presque (après le purgeur).

Contre-pression

Lorsque la pression à la sortie du purgeur est plus élevée que la pression atmosphérique, nous disons qu’il y a une « contre-pression ». Cette contre-pression peut avoir différentes sources. Par exemple, elle peut venir du condensat que nous voulons pousser dans une conduite qui remonte ou, encore, elle peut venir de la vapeur de détente. Il y a donc toujours une contre-pression (une pression dans le sens contraire à l’écoulement) à combattre pour que le condensat puisse s’écouler à travers le purgeur. Forcément, il est nécessaire que la pression de service avant le purgeur soit supérieure à la contre-pression.

La pression différentielle comme force motrice

La différence de pression entre les deux côtés d’un purgeur (appelée pression différentielle) est la force motrice permettant au liquide de s’écouler à travers ce purgeur. Il faut une pression différentielle suffisante entre les deux côtés d’un purgeur pour que le condensat puisse y passer. Si la pression différentielle devient trop petite, il peut en résulter un trop faible débit de condensat à travers le purgeur et une accumulation dans l’appareil.

Alors qu’il suffit d’une petite pression différentielle pour assurer l’écoulement à travers certains purgeurs, d’autres modèles ont besoin d’une pression différentielle beaucoup plus grande pour opérer correctement. Il est donc important de connaître les caractéristiques des purgeurs et du réseau.

La grande différence de pression que nous retrouvons dans la vaste majorité des réseaux vapeur suffit à pousser le condensat de son point d’origine vers un réservoir, sans utiliser de pompe électrique. C’est un des principes de base du réseau fermé.

Le purgeur thermique à membrane autorégulatrice

Le purgeur thermique à membrane autorégulatrice a, comme élément principal de fonctionnement, une membrane métallique remplie d’un mélange d’alcool dont le point d’ébullition est inférieur à celui de l’eau. La membrane se contracte lorsqu’elle entre en contact avec du condensat et se détend en présence de vapeur. Lorsque la quantité de condensat est grande, la membrane reste contractée de façon à permettre un flot continu de condensat. En présence de vapeur, la membrane se referme. Il y a donc des moments où le purgeur fonctionne en flot continu, des moments où il fonctionne par intermittence (ouvrant et fermant sous l’influence de la température du condensat) et d’autres moments où il est complètement fermé. Le purgeur s’ajuste automatiquement aux variations de pression.

Le purgeur thermique à membrane autorégulatrice ne réagit pas en fonction de la quantité de condensat formée, mais en fonction de la température du condensat, ce qui est une mesure indirecte de la quantité de condensat formée. En effet, la formation de condensat augmente avec l’augmentation de la charge d’un appareil. Plus la charge de l’appareil est grande, plus il y a de condensat formé. La température de ce dernier diminue alors et le purgeur s’ouvre. Moins la charge de l’appareil est grande, plus le condensat arrive chaud en en petite quantité au purgeur et plus le purgeur est fermé. Il n’y a pas de risque d’accumulation, puisque l’ouverture du clapet du purgeur s’ajuste très rapidement et très précisément à la quantité de condensat produit.

Il existe différents modèles de capsules, dont les températures de fonctionnement sont adaptées à différentes applications. Dans les cas où la quantité de condensat produite est plus grande que la capacité d’une seule capsule, il suffit d’utiliser un modèle de purgeur qui utilise plus d’une capsule. Il est ainsi possible d’installer jusqu’à 9 capsules sur un purgeur afin d’obtenir des capacités d’élimination de condensat qui sont considérables par rapport à la taille du purgeur.

Désaération automatique

Tous les purgeurs thermiques à membrane autorégulatrice permettent la désaération automatique. Cela s’explique par le fait que l’augmentation de la quantité d’air dans la vapeur fait baisser la température de cette dernière sans que la pression ne change. Comme la membrane du purgeur réagit à la température et qu’elle reçoit un gaz trop froid pour la pression d’opération, elle ouvre pour laisser s’échapper le gaz. C’est un avantage important de ce type de purgeur par rapport aux autres types de purgeurs.

Effet de la pression sur le purgeur thermique à membrane autorégulatrice

Selon la membrane utilisée, la température du condensat est respectivement de 9 oF (5 oC), 18 oF (10 oC) et 54 oF (30 oC) sous la température de la vapeur saturée, peu importe la pression d’opération (0 – 320 psig). En fait, les courbes d’ouverture et de fermeture de la membrane sont adaptées à la courbe de saturation de façon à ce que la différence de température nominale nécessaire à l’ouverture et à la fermeture du clapet soit presque la même sur toute la gamme de pressions d’opération. La figure suivante montre une courbe de saturation, ainsi que les courbes d’ouverture et de fermeture des trois membranes.

Fonctionnement des purgeurs thermiques à membrane autorégulatrice

Figure 1. Courbe de fonctionnement des purgeurs thermiques à membrane autorégulatrice employés par Lalonde Systhermique.

Un purgeur universel

Ce type de purgeur est donc universel, dans le sens où il peut purger une gamme de débits de condensat considérable, sur une gamme de pressions d’opération étendue. Les courbes d’ouverture et de fermeture de ce purgeur sont parfaitement adaptées à la courbe de saturation de la vapeur, et ce, sur toute la gamme de pressions d’opération. Le petit volume de liquide-moteur, de même que la grande surface de contact de la membrane lui assure une réponse rapide aux moindres variations de température du condensat. Ce type de purgeur peut être utilisé avec des échangeurs de toutes dimensions. Il permet la désaération automatique et n’est pas affecté par la contre-pression ni par la corrosion. Il résiste bien aux coups de bélier.

De plus, ce purgeur est compact, ce qui facilite grandement sa manipulation et permet l’installation dans des endroits restreints. Il peut être installé dans n’importe quel sens. Les pièces sont toujours les mêmes, peu importe le modèle et le débit, ce qui simplifie la gestion d’inventaire et l’entretien.

Les purgeurs thermiques à membrane autorégulatrice utilisés par Lalonde Systhermique sont inégalés en termes de qualité et de précision de fonctionnement.

Entretien des purgeurs

Tous les purgeurs, peu importe leur qualité de construction et le fait qu’il soient bien dimensionnés et installés, requièrent un minimum d’entretien.

Règle générale, nous recommandons de tester les purgeurs deux fois par année. Un purgeur qui fuit représente une perte de vapeur et donc une dépense évitable. Il est important de faire un entretien régulier des purgeurs.
Lire notre page sur l’entretien des purgeurs.