Brevet FR2143729A1 — publié le 19730209

La présente invention concerne un procédé pour réguler des réfrigérants à air ou à gaz, en particulier des réfrigérants intermédiaires de turbocompresseurs, en vue d'obtenir une température optimale du courant gazsux. Une méthode connue permettant de réguler la température de refroidissement et procédant par détermination du point de rosée n'est utilisable que dans certaines limites et présente un inconvénient puisque, pour éviter le risque de corrosion et d'érosion, il s'agit d'empêcher 11 eau de se séparer. Cependant, un début de séparation d'eau est une condition indispensable pour les procédés connus utilisant la détermination du point de rosée. Un autre procédé consistant à déterminer l'humidité relative Wi du fluide refroidi après son passage par des réfrigérants intermédiaires et à utiliser cette humidité relative à des fins de réglage est trop imprécis et présente de grandes difficultés puisque de très fortes quantités de gaz doivent être débitées à des pressions différentes. En conséquence, la présente invention crée un procédé au moyen duquel des réfrigérants à air ou à gaz, en particulier des réfrigérants intermédiaires de turbocompresseurs sont régulés de façon que le courant gazeux puisse, d'une part, astre amené par le refroidissement à des températures aussi basses que possible, ce qui assure un fonctionnement économique des compresseurs et qui, d'autre part, empoche une condensation de la vapeur d'eau contenue dans le gaz, afin d'éviter le risque de corrosion et d'érosion. Ce résultat est obtenu suivant l'invention par un procédé qui consiste à calculer, à partir d'un faible nombre de variables d'état physiques à mesurer du gaz, une grandeur de référence ou nominale qui est prévu en tant que grandeur de commande pour actionner un organe de régulation destiné, par exemple, au dosage de la quan tité d'eau de refroidissement. la présente invention est décrite plus en détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation. La fig. 1 représente schématiquement la régulation appliquée à titre d'exemple à un compresseur à deux-étages comprenant un refroidissement intermédiaire et une régulation par dosage de la quantité d'eau de refroidissement. La fig. 2 est un graphique représentant la pression de saturation de l'eau p5 (atm) en fonction de la température t(OC), les points o étant des valeurs empruntées à des publications relatives à la vapeur d'eau et la droite représentant l'approximation de la fonction In p5 = -4,7 + 0,0517 . t. La présente invention part des auppositions techniques et physiques suivantes a) L'humidité du gaz aspiré par le compresseur peut être facilement déterminée, de manière connue et éprouvée, à l'exté- rieur du compresseur ou bien elle est connue puisqu'il s'agit de gaz saturé avec de la vapeur d'eau, par exemple dans le cas d'un laveur monté en amont. b) La quantité d'eau contenue dans le gaz reste constante pendant la compression et le refroidissement intermédiaire puisqu'il ne doit pas du tout se déposer de l'eau à l'intérieur de la machine ou dans les réfrigérants intermédiaires, ce qui est le but de la régulation. c) Les températures et pressions du gaz s1 écoulant par le compresseur peuvent être mesurées d'une manière suffisamment précise par les moyens usuels devant le compresseur 1 et à la suite du réfrigérant intermédiaire 2. d) La tension de vapeur (pression de saturation de l'eau) est une fonction directe de la température. La présente invention utilise ces suppositions de manière judicieuse pour obtenir un procédé de régulation (fig. I) qui permet de réguler le réfrigérant 2 de telle façon, par exemple, par dosage de la quantité d'eau de refroidissement, qu'il s'état blisse à la suite du réfrigérant une température de gaz ti qui correspond à une humidité relative nominale choisie à volonté ç i noms seules la pression Pi et la température ti devant ce- pendant tre utilisées en tant que valeurs de mesure à la suite du réfrigérant. 4 cet égard, il convient d'assumer que la relation physique bien déterminée eatre la pression de saturation p5 de l'eau et la température de refroidissement respective ti dans la plage de température concernée, comprise par exemple entre 20 et 70 C, peut être décrite d'une manière suffisamment précise par une formule mathématique simple. De l'air humide ou du gaz humide est considéré comme étant un mélange de deux gaz parfaits. Dans ce cas s'applique la loi de Dalton : (1) PH2O = VH2O P V où PH2O représente la pression partielle de la va peur d'eau p représente la pression totale du mélange VH2O représente la proportion volumique de la va peur d'eau V représente le volume total du mélange. Etant donné que, lors du processua de compression combiné avec un refroidissement intermédiaire, il ne doit pas se déposer d'eau dans le cas considéré, le rapport volumique du mélange reste constant.Ildevient donc : (2) VH2O = PH2Oo = PH2Oi V Po Pi où l'indice o indique l'état initial et l'indice i indiqus un état quelconque lors de la compression. A l'aide de l'humidité relative (3) PH2O #i = Ps(t) on peut décrite un état quelconque lors de la compression en fonction de l'état initial : (3a) Ps(to) . #o = Ps(ti) . #i ou Po Pi (3b) Pi # #o = Ps(ti) Po # #i Ps(to Si l'on choisit pour la variation de la pression de saturation en fonction de la température, par exemple, la formule chimique suivante en tant que fonction approchée In p5 = a + b . t on obtient à partir de l'équation transformée (3b) :: (3c) ln pi # #o = lnps(ti) - ln ps(to) po # #i et enfin La preuve est ainsi apportée que les températures de sortie de gaz ti correspondant à une humidité relative désirée #i peuvent titre déterminées de manière simple à partir des valeurs po, to, #o devant le compresseur et pi derrière le compresseur. Cette dépendance mathématique permet de représenter la relation physique d'une manière mathématiquement simple et de la résoudre en fonction de la température de refroidissement. La formule ainsi obtenue sous (4) est exploitée aux fins de réglage en la matérialisant en termes de régulation technique, par exemple au moyen d'organes électroniques, et en obtenant, par un traite ment approprié des valeurs de mesure po, to , #o et pi, la va- leur de référence ou nominale # ti nom. Par comparaison avec la différence de température effectivement mesurée #ti eff = ti eff - to on peut établir l'écart de régulation qui peut alors servir de grandeur de commande pour l'actionnement de l'organe destiné à réguler le réfrigérant. REVENDICATION Procédé permettant de réguler des réfrigérants à air ou à gaz, en particulier des réfrigérants intermédiaires de turbo coapresseurs, en vue d'obtenir une température optimale du courant gazeux, caractérisé en ce que l'on calcule, à partir d'un faible nombre de variables d'état physiques faciles à mesurer du gaz, une grandeur de référence ou nominale # ti nom et en ce que, par comparaison avec la différence de température effective mesurée # ti eff, on établit un écart de régulation qui est prévu en tant que grandeur de commande pour l'actionnement d'un organe destiné à réguler le réfrigérant.