Notre article sur les idées reçues pour les sécheurs par adsorption a suscité de nombreuses questions. Nous allons donc aller plus avant sur le point qui a éveillé le plus de curiosité, le séchage lors de faibles hygrométries relatives (en aval de sécheurs par réfrigération) et l’impossibilité d’économiser l’air de régénération.
Une chose primordiale à connaitre, le dessicant, pour une hygrométrie donnée, ne peut adsorber au delà de sa valeur maximale d’équilibre (voir B.A.S. de janvier). La deuxième chose tout aussi importante, l’air de régénération ne peut se charger en humidité au delà de ce même seuil d’équilibre.
Le graphe ci-dessus indique la capacité d’adsorption du dessicant selon l’humidité relative et, de manière synoptique, ce qui se passe dans la cuve du sécheur (représentée ici horizontalement pour des facilités d’illustration).
Prenons une température d’air comprimé de 25°C avec un point de rosée de +3°C. L’humidité relative de l’air est de 26% (5,95 g / 22,8 g). A cette humidité, l’alumine(1) ne peut adsorber plus de 130 g de vapeur d’eau par kg.
L’adsorption maximale en entrée de cuve sera de 130 g/kg, pour décroître au fur et à mesure du process de séchage le long de la colonne de dessicant.
Pour économiser l’air de régénération, l’idée ”naturelle” consiste à faire le rapport des poids d’eau (dans notre cas 39,3 /5,95 soit 6,6 fois moins d’eau(2)) et à allonger le cycle d’adsorption en conséquence. Pour un cycle de 4 minutes, cela donnerait 4 x 6,6 soit 26 minutes d’adsorption. Si cette approche fonctionne pour l’adsorption(3), le problème se situe lors de la régénération. Cette partie du cycle ne peut être allongée (sinon pas d’économies) et doit pouvoir désorber entièrement le dessicant. Pour simplifier - en excluant le temps nécessaire à la repressurisation - lors d’une régénération de 4 minutes l’air devra évacuer en 1 volume la charge d’eau déposée en 26 minutes par 6,6 volumes d’air à faible humidité relative.
D’ou l’équation de désorbtion :
1 volume à 39,3 g (100% H.R.) = 6,6 volumes à 5,95 g (26% H.R.), ce qui est évidemment faux !
Ceci conduirait à admettre que - lors de la régénération - le dessicant puisse se charger au maximum de sa capacité (ligne verte) ce qui est impossible. Pourquoi ? Car l’air de régénération ne peut dépasser la valeur hygrométrique d’équilibre de la phase d’adsorption. (Soit dans notre exemple 26%). Un air de régénération avec une valeur supérieure serait séché par le dessicant, ce qui est l’effet contraire au but recherché !). On réalise ici que ce seul volume d’air de balayage ne peut régénérer le dessicant. Nous l’avions déjà vu dans le numéro de février, pour les sécheurs à régénération sans apport calorifique, la règle des 1:1 (1 volume d’air séché = 1 volume d’air de régénération) est immuable.
Ainsi, même avec un pilotage du cycle par hygromètre, un sécheur sans chaleur utilisé à sa capacité nominale ne peut faire des économies d’énergie sous prétexte de sécher de l’air à faible hygrométrie relative. A court terme, l’eau résiduelle accumulée dans le dessicant va charger la colonne en vapeur d’eau et conduire le cycle à revenir progressivement à sa valeur standard. Le sécheur se comportera alors comme un sécheur sans chaleur classique, soit 15% de régénération sous 7 bars.
