Comment fonctionne un sécheur par adsorption ?

Fonctionnement d'un sécheur par adsorption

Le matériau hygroscopique absorbe l'humidité, ce qui assèche le flux d'air. Cette partie du processus est appelée « processus d'adsorption ». Afin d'évacuer l'humidité stockée dans l'adsorbant, on fait ensuite passer de l'air chaud dans le sens inverse à travers le corps adsorbant, ce qui permet au flux d'air chaud d'absorber la vapeur d'eau retenue dans le corps adsorbant. Il se produit donc une désorption ; ce processus est appelé régénération. Dans un sécheur par adsorption, le matériau adsorbant est généralement constitué d'un gel de silice hautement hygroscopique, solidement fixé dans un rotor tournant lentement, qui tourne en continu entre deux flux d'air distincts circulant en sens inverse. Le flux d'air humide est asséché dans la zone d'adsorption du rotor. Dans la zone de régénération, l'humidité stockée dans le matériau sorbant est expulsée par le flux d'air chaud, qui la réabsorbe. Comme leur principe de fonctionnement repose sur la sorption, c'est-à-dire un processus largement indépendant de la température, et non sur la condensation, les sécheurs par adsorption sont particulièrement recommandés à basse température. De plus, les sécheurs par adsorption permettent d'atteindre des taux d'humidité particulièrement bas, tels que ceux requis par exemple dans l'industrie pharmaceutique.

Domaines d'application

Contrairement aux déshumidificateurs à condensation, dont le champ d'application est limité par les contraintes du circuit frigorifique utilisé, les déshumidificateurs à adsorption ne sont soumis à aucune restriction en matière de température et d'humidité. Toutefois, en raison de leur conception, leur consommation électrique spécifique est toujours supérieure à celle des déshumidificateurs à condensation. Ils doivent donc être utilisés dans les endroits où une humidité de l'air d'alimentation particulièrement faible (< 6 g/kg) ou des températures ambiantes basses justifient une consommation d'énergie plus élevée, ou lorsque les déshumidificateurs à condensation ne sont plus en mesure de remplir la tâche de déshumidification requise. Le diagramme de Thiekötter ci-dessous présente une comparaison approximative de la consommation électrique spécifique des déshumidificateurs à condensation fonctionnant avec un fluide frigorigène par rapport aux déshumidificateurs à adsorption dont la régénération est entièrement électrique.

Raccordement

Les différents flux d'air des sécheurs par adsorption doivent être acheminés par des conduits de ventilation. Cela se fait généralement à l'aide de tuyaux agrafés. Le conduit d'évacuation de l'air humide vers l'extérieur doit être isolé. Si l'air extérieur est utilisé comme air de process, il faut veiller à ce que la sortie d'air humide soit suffisamment éloignée de la prise d'air extérieur. L'air humide doit toujours être évacué vers l'extérieur.

Régénération et contrôle de la température

Pour expulser et évacuer la vapeur d'eau adsorbée dans le rotor, il faut neutraliser les forces d'adhérence agissant à la surface de l'adsorbant. Pour ce faire, le flux d'air de régénération doit être chauffé en conséquence. Cela s'effectue à l'aide d'un réchauffeur de régénération monté en amont. Sur les petits sécheurs par adsorption, le chauffage de régénération est toujours électrique. Pour les unités plus importantes, le réchauffeur de régénération peut être conçu comme suit :

• Électrique (standard)
• À vapeur
• À eau chaude
• Combinaison de batteries de chauffage électriques et à eau chaude
• Combinaison de batteries de chauffage électriques et à vapeur ou à eau chaude

Les sécheurs par adsorption de grande taille offrent la possibilité d'utiliser différents fluides pour la régénération du rotor. Dans la mesure du possible, afin d'optimiser l'efficacité énergétique, il convient d'utiliser les fluides disponibles sur site, tels que la vapeur, l'eau chaude ou l'eau chaude de process, pour la régénération ou en complément de celle-ci.

L'exposition du rotor à des températures élevées, de l'ordre de 120 °C, afin d'expulser la vapeur d'eau adsorbée, provoque l'échauffement du matériau de stockage du rotor. Le changement d'état dans la zone de séchage ne se produit donc pas de manière idéalement adiabatique à enthalpie constante. La chaleur restant dans le rotor est appelée « chaleur résiduelle » et entraîne une surchauffe du flux d'air sec d'environ 1,5 K par g/kg de capacité de séchage. Avec une chaleur de traînée indiquée de 1,3 K/g/kg, cette surchauffe s'élève, par exemple, pour un processus de séchage de 12 à 4,5 g/kg d'air sec : 1,3 K/g/kg × (12 – 4,5) g/kg = 9,75 K.

Il est important de tenir compte de ce fait pour évaluer l'intégration d'un déshumidificateur par adsorption dans le concept global de climatisation de la pièce à assécher. Dans les calculs techniques des fabricants, la chaleur résiduelle est déjà prise en compte, et la température réelle du flux d'air sec est indiquée.

Pour obtenir des taux d'humidité de l'air d'alimentation particulièrement bas, il peut être nécessaire d'installer des refroidisseurs de surface en amont. Dans les zones sensibles à la température, la température de l'air d'alimentation doit être régulée directement au niveau du sécheur à l'aide d'un refroidisseur secondaire, éventuellement associé à une batterie de réchauffage. Idéalement, le fabricant du sécheur par adsorption fournit les modules nécessaires, déjà montés et prêts à être raccordés dans le boîtier du sécheur. Lors du séchage de l'air extérieur non traité, il convient de prévoir un préchauffeur pour éviter le gel.

Récupération de chaleur

Lors de l'utilisation de sécheurs par adsorption de grande taille, il est recommandé d'installer en usine un système de récupération de chaleur, compte tenu de la consommation d'énergie élevée inhérente aux réchauffeurs de régénération. Dans ce cas, l'air humide chauffé est acheminé, avant d'être évacué vers l'extérieur, à travers un échangeur de chaleur à flux croisés, où il cède une grande partie de l'énergie thermique qu'il contient au flux d'air nécessaire à la régénération. Cela permet de réduire considérablement la consommation d'énergie du réchauffeur de régénération.