• Bilan pression

    Le bilan pression permet de déterminer quelles sont les pressions aux points stratégiques de l’installation process. Ce bilan est important car c’est grâce à lui que les pressions seront les bonnes et donc que les échanges de matières pourront se faire correctement.

    Un fluide véhiculé subit un frottement dans les conduites, dans les équipements. Ces frottements réduisent la pression initiale du fluide ce qui conduit à des pertes de charges exprimé en Pascal (Pa).

    Il y a deux types de perte de charge :

    -          Les pertes de charges régulières sont dues à la longueur de la conduite et sa rugosité. Plus la conduite est longue, plus les pertes de charge régulières seront importantes. Ces pertes de charges sont liées à la vitesse du liquide et au diamètre de la conduite. Une vitesse importante et un diamètre étroit augmentent les pertes de charge. De même plus elle est rugeuse plus ces pertes seront importantes (ex : Béton vs Acier).

    -          Les pertes de charges singulières sont dues à la singularité de la géométrie par laquelle le fluide passe (rétrécissement, agrandissement...). Les pertes de charges associées à ces singularités sont répertoriées dans le très bon livre Mémento des pertes de charges, I.Idel'cik, ISBN : 978-2-212-05900-7.

    En résumé, les pertes de charges sont fonction :

    • De la longueur de la conduite
    • De la singularité des conduites
    • Du diamètre de la conduite
    • De la rugosité de la conduite
    • De la viscosité du fluide
    • De la vitesse du fluide

     

    1.     Principales pertes de charges

    a.     Equipements

    Voici un tableau donnant un ordre d’idée des pertes de charges à considérer pour les principaux équipements.

    Equipements

    Phase

     Perte de charge (bara)

    Heat Echangeur

    Liquide

    0,5

    Heat Echangeur

    Gaz

    0,3

    Flowmeter

    Liquide

    0,3

    Flowmeter

    Gaz

    0,1

    Air cooler

    Liquide

    0,5

    Air cooler

    Gaz

    0,5

    Vanne

    Liquide

    0,7

    Vanne

    Gaz

    0,3

     

    Tableau 1 : Perte de charge des principaux équipements

    Ces pertes de charges sont valables pour des valeurs de débit maximal. Comme décrit plus haut, les pertes de charges sont fonction du débit. Ainsi pour un débit plus faible, la perte de pression est plus faible. Voici une formule grossière permettant d’estimer la perte de charge pour un débit normal.

    ΔP = K (w²) / (ρ)

                                                   w            Débit massique du fluide            (kg/s)

                                                   K            Constante a déterminer              (kg/m3.s)

                                                   ρ             Masse volumique du fluide        (kg/m3)

    La valeur du K est déterminée pour le débit max. Il est donc ensuite possible de calculer la ΔP pour un débit normal car la valeur du K est constante pour chaque équipement.

    Ainsi la perte de charge pour un échangeur est de 0.5 bara au débit désign de 1000 m3/h et pour une masse volumique de 1000 kg/m3. La perte de charge de cette échangeur sera de 0.3 bar pour un débit normal de 800 m3/h (K = 5e-4 kg/m3.s).

    b.     Lignes

    Les pertes de charges sont fonction de la géométrie, de la vitesse du fluide dans les conduites mais aussi de leur viscosité. Les tableaux ci dessous donnent des critères à respecter en fonction de l'état du fluide (Liquide / Vapeur) et du type de celui-ci (aspiration de pompe...). Les critères à respecter ne sont pas les mêmes suivants les différents cas de figure.

    Ligne Liquide

     
     

    Type de ligne

    Perte de charge (Bar/km)

    Vitesse maximale (m/s)

     

    Normal

    Maxi

     pour des diamètre de 2" à 8"

     

    Apiration de pompe (point de bulle)

    0,6

    1

    0,6 - 1,5

     

    Apiration de pompe

    2

    3,5

    0,9 - 1,5

     

    Décharge de pompe

    3

    5

    1,5 - 4,5

     
                 

    Ligne Vapeur

     
     

    Type de ligne

    Rho v² Maximum (kg.m.s²)

     

    Opération continue P<20bar

    6000

     

    Opération continue 20

    <80bar< span="">

    <80bar<>

    7500 - 10000

     

    Tableau 2 : Perte de charge dans les lignes

     

    2.     Exemple d’un Bilan de Pression

    Il est désormais possible de déterminer les différentes pressions en chaque point d’une unité process. Voici un exemple de bilan pression d’une unité process.

    Bilan pression_pfd

    Figure 1 : Bilan Pression d’une installation Process

    Dans cette installation, les pressions statiques sont les suivante :

    -          h1 = 3 m (rho = 997 kg/m3), soit une pression statique de 0.3 bara

    -          h2 = 3 m (rho = 651 kg/m3), soit une pression statique de 0.2 bara

    Il est important de remarquer que la perte de charge d’une vanne est de 0.7 bar (pour un fluide). Néanmoins, cette perte de charge peut-être bien plus élevée pour une vanne reliant deux équipements à des pressions différentes. La différence de pressions entre ces deux équipements se retrouvera dans la vanne.

    Enfin, la pression du flux d’alimentation situé en haut de la colonne doit correspondre à la pression du plateau.

     

    J.M


    Tags Tags: , , ,
  • Comments

    No comments yet

    Suivre le flux RSS des commentaires


    Add comment

    Name / User name:

    E-mail (optional):

    Website (optional):

    Comment: