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ECHANGEUR TUBULAIRE

TYPE CMTNT

MANUEL D'INSTRUCTIONS

APVZI n°2 – 6, rue Jacquard – BP 684 – 27006 EVREUX Cédex

Tél : 02.32.23.73.00 – Télécopie : 02.32.23.74.99

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TABLE DES MATIERES

1. PRINCIPE ET CONSTRUCTION

1.1 PRINCIPE DE L'ECHANGEUR THERMIQUE TUBULAIRE ONDULE1.2 CONSTRUCTION DE L'ECHANGEUR THERMIQUE TUBULAIRE ONDULE

2. FONCTION

3. INSTRUCTIONS DE MONTAGE3.1 MONTAGE3.2 FONDATIONS3.3 RACCORDEMENTS DES TUYAUX

3.3.1 MONTAGE CORRECT DES TUYAUX3.3.2 PULSATIONS/VIBRATIONS DUES A LA PRESSION3.3.3 DISPOSITIF DE PROTECTION CONTRE LES SURPRESSIONS3.3.4 ISOLATION3.3.5 VIDANGE

4. PROCEDURES D'EXPLOITATION4.1 PROCEDURE DE DEMARRAGE4.2 DEMARRAGE4.3 MISE A L'ATMOSPHERE4.4 PRESSION ADMISSIBLE4.5 PROCEDURE PENDANT LE FONCTIONNEMENT4.6 PROCEDURE D'ARRET4.7 DEPISTAGE DES PANNES4.8 CHOCS ET DILATATION THERMIQUES4.9 BRIDES

5. ENTRETIEN ET NETTOYAGE5.1 DEMONTAGE POUR INSPECTION ET NETTOYAGE5.2 NETTOYAGE5.3 PRECAUTIONS DE NETTOYAGE5.4 VERIFICATION DU NETTOYAGE5.5 DETERGENTS

6. PIECES DETACHEES

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1. PRINCIPE ET CONSTRUCTION

1.1 PRINCIPE DE L'ECHANGEUR THERMIQUE TUBULAIRE ONDULE (CTHE)

La transmission de la chaleur dans l'échangeur s'effectue par l'intermédiaire d'une paroi tubulaire dontles ondulations favorisent la TURBULENCE, ce qui contribue à améliorer la transmission thermique.

1.2 CONSTRUCTION DE L'ECHANGEUR THERMIQUE TUBULAIRE ONDULE

L'échangeur "Multitube-in-Tube" (CMTNT) se compose d'une série de tubes ondulés de faiblediamètre alignés parallèlement avec une calandre extérieure de grand diamètre. Des déflecteurs enacier inoxydable placés dans les côtés de la calandre permettent de séparer les tubes correctement.Dessin N° S21110.

2. FONCTION

FONCTION DE L'ECHANGEUR THERMIQUE ONDULE "MULTITUBE-IN-TUBE"

Le produit à refroidir circule dans les tubes intérieurs et le fluide caloporteur s'écoule dans le côté dela calandre.

3. INSTRUCTIONS DE MONTAGE

3.1 MONTAGE

Les échangeurs thermiques tubulaires fournis par APV CTHE sont soit des modules indépendants soitdes échangeurs thermiques complets. Dans les deux cas, les modules sont reliés entre eux indiquantleur position en fonction de l'application calculée. Lorsque l'échangeur complet est fourni, les modulessont déjà reliés entre eux et sont fixés à un bâti par des colliers.Une plaque sur le module indique la position exacte de chaque module dans chaque élément.L'élément se définit en fonction de son service (CHAUFFAGE (H), REFROIDISSEUR (C),REFROIDISSEUR "DIVERT" (DC), REFROIDISSEUR "TRIM" (TC), REGENERATEUR (R)). Ainsi, "H11" signifie que ce module doit se trouver en 11ème position et dans l'élément "chauffage".

3.2 FONDATIONS

Les fondations doivent être adaptées pour éviter les retournements ou les erreurs.

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3.3 RACCORDEMENTS DES TUYAUX

3.3.1 MONTAGE CORRECT DES TUYAUX

Les échangeurs tubulaires doivent être montés de niveau et d'équerre afin de pouvoir faire lesraccordements sans forcer.

Pour éviter de soumettre le CTHE à des contraintes, tous les tuyaux doivent être soutenus par desporte-tuyaux adéquats. Les raccords doivent pouvoir être déposés pour permettre l'ouverture duCTHE aux fins de nettoyage et d'inspection.

3.3.2 PULSATIONS/VIBRATIONS DUES A LA PRESSION

Dans toutes les installations, prendre soin d'éliminer ou de minimiser les pulsations de liquide et lesvibrations mécaniques qui peuvent être transmises au CTHE.

3.3.3 DISPOSITIF DE PROTECTION CONTRE LES SURPRESSIONS

Toujours monter un dispositif de protection contre les surpressions si l'échangeur est susceptible dedévelopper une pression supérieure à celle stipulée sur la plaque signalétique. Cela peut se produirelors du démarrage, de l'expansion ou du changement de soupape, etc.

3.3.4 ISOLATION

Le CTHE doit être blindé dans les cas suivants :− si des éclaboussures éventuelles risquent de causer des dégâts− si des liquides corrosifs sont utilisés− si la température de fonctionnement risque de causer des brûlures− si les autorités locales l'exigent

Si un blindage est souhaitable ou exigé, une chemise isolante peut être fournie mais le couvercle del'isolation ne doit pas être soudé à l'échangeur sans consultation préalable avec APV CTHE.

3.3.5 VIDANGE

Idéalement, une vidange doit se trouver près du CTHE. Si elle est reliée au réseau d'assainissementpublic, le risque de pollution doit être pris en compte. Si le liquide ne peut pas se vidangerdirectement, prévoir des bacs collecteurs au-dessous de l'échangeur. Les doter d'une alarme deniveau le cas échéant.

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4. PROCEDURES D'EXPLOITATION

4.1 PROCEDURE DE DEMARRAGE

Avant de mettre l'échangeur en service, se reporter au dessin correspondant, à la fiche technique et àla plaque signalétique. Tenir compte de la réglementation locale en matière de santé et de sécurité. Siles procédures de démarrage et d'arrêt ne sont pas suivies correctement, surtout en ce qui concerneles échangeurs à plaques tubulaires, il peut se produire des fuites au niveau des joints tube-plaquetubulaire et/ou brides boulonnées.

4.2 DEMARRAGE

Lorsque le point de congélation du produit est proche de la température de service, il est conseillé decommencer par introduire le produit, puis d'établir la circulation du milieu froid.

Pour les échangeurs à plaques tubulaires fixes, les fluides doivent être introduits de façon à minimiserla dilatation différentielle entre la calandre et les tubes.

Dans les CTHE qui utilisent la vapeur comme milieu chauffant, sans soufflet d'expansion, la vapeurdoit être introduite dans le CTHE avant le liquide froid.

Les pompes centrifuges doivent être démarrées contre la résistance des soupapes fermées quipeuvent ensuite être ouvertes progressivement jusqu'à obtention du débit requis.

Lors du redémarrage et de l'arrêt, observer les recommandations suivantes :Les variations de pression ne doivent pas dépasser ±10 bars par minute.Les variations de température ne doivent pas dépasser ±10 °C par minute.

Si les précautions ci-dessus ne sont pas respectées, la garantie sera annulée.

4.3 MISE A L'ATMOSPHERE

Lorsque la température et la pression nominales correctes sont atteintes, le système doit être mis àl'atmosphère.

L'air qui se trouve à l'intérieur du CTHE est expulsé par l'écoulement du liquide, à condition que lacapacité corresponde aux spécifications.

L'air dans le CTHE réduit la transmission de chaleur et augmente la chute de pression, ce qui entraîneun risque de corrosion.

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4.4 PRESSION ADMISSIBLE

Les pressions nominale et d'épreuve sont indiquées dans la documentation technique quiaccompagne le CTHE. APV CTHE fournira aussi une plaque signalétique portant le numéro de sérieet les valeurs de pression nominale et d'épreuve (côtés fluide caloporteur et produit à refroidir).

PRESSION NOMINALE : la pression maximale admissible pendant le fonctionnement du CTHE.PRESSION D'EPREUVE : la pression à utiliser pour les essais du CTHE.

APV CTHE teste tous les modules en usine avant la livraison du CTHE en conformité avec lesinstructions suivantes :

− Tous les modules sont contrôlés côtés fluide caloporteur et produit à refroidir.− L'épreuve de pression est réalisée avec de l'eau à température ambiante.− L'épreuve de pression est réalisée à 1,3 fois la pression nominale.

Le matériel ne doit pas être utilisé si les conditions dépassent les spécifications de la ou des plaque(s)signalétique(s).

4.5 PROCEDURE PENDANT LE FONCTIONNEMENT

Pendant le fonctionnement, les baisses de température et de pression doivent être contrôléesrégulièrement. Une baisse de pression accrue et/ou une chute de température sont généralementassociées à la présence de dépôts sur les parois des tubes. Le CTHE doit alors être nettoyé.Pendant le fonctionnement, observer les mêmes précautions contre les hausses de pression que lorsdu démarrage.

4.6 PROCEDURE D'ARRET

Lors de l'arrêt du système, tous les échangeurs doivent être entièrement vidangés s'il existe desrisques de corrosion ou de gel.

La méthode d'arrêt des échangeurs à plaques tubulaires doit minimiser la dilation différentielle entre lacalandre et les tubes.

Si le CTHE utilise la vapeur comme milieu chauffant, sans soufflet d'expansion, l'arrivée de vapeurdoit être coupée après l'arrêt de la pompe à produit.

Dans les CTHE utilisés pour la pasteurisation, il faut d'abord couper la vapeur, arrêter la pompe à eauchaude et couper les fluides réfrigérants avant d'arrêter la pompe à produit.

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4.7 DEPISTAGE DES PANNES

Si les tubes ou les joints sont endommagés, il est souvent nécessaire de les remplacer.Commencer par examiner attentivement l'aspect extérieur du CTHE pour repérer le dégât.En cas de corrosion, il faut examiner scrupuleusement tous les tubes.

4.8 CHOCS ET DILATATION THERMIQUES

Le CTHE ne doit pas être soumis à des variations brutales de température. Si la différence detempérature est très élevée entre les liquides chaud et froid, le liquide chaud ne doit pas être introduitbrutalement dans l'échangeur froid et le liquide froid ne doit pas être introduit brutalement dansl'échangeur chaud.

Tous les CTHE fournis sont fabriqués selon un calcul mécanique et thermique qui correspond à uneapplication spécifique.

Les changements éventuels de conception de service, comme :

− Produit à traiter− Produit utilisé du côté fluide caloporteur− Plage de températures côté produit à refroidir ou fluide caloporteur− Débit

sont susceptibles de causer des pannes.

Les CTHE qui ne comprennent pas de dispositif de protection contre la dilation thermique doivent fairel'objet d'une attention particulière.

Pour éviter les problèmes de dilatation thermique, deux systèmes différents peuvent être fournis :

− DILATATION THERMIQUE NATURELLEDans ce cas, tous les modules sont démontables. Le tube interne (ou faisceau) et le tube externe(calandre) ne sont pas fixés de chaque côté ; ils peuvent coulisser sur l'un des deux.

− SOUFFLETS D'EXPANSIONLes soufflets d'expansion servent à absorber le déplacement axial sur le module dû à la dilatation destubes sous l'effet des variations thermiques.Ils sont généralement présents sur les modules non-démontables lorsque l'application le demande.Les soufflets d'expansion fournis par APV CTHE sont en acier inoxydable AISI 321 et sont soudés à lacalandre d'un côté du module.

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4.9 BRIDES

Les échangeurs CTHE sont soumis à des épreuves de pression avant de quitter l'atelier duconstructeur. Toutefois, une certaine détente des brides peut se produire entre l'épreuve en atelier etl'installation de l'échangeur. Les joints boulonnés extérieurs ont donc parfois besoin d'être resserrésaprès l'installation.

5. ENTRETIEN ET NETTOYAGE

5.1 DEMONTAGE POUR INSPECTION ET NETTOYAGE

Avant d'ouvrir le CTHE, s'assurer qu'il a bien été dépressurisé, mis à l'atmosphère et vidangé. Satempérature doit en outre être inférieure à 40 °C.− Le refroidissement ne doit pas dépasser 10 °C par minute− La baisse de pression ne doit pas dépasser 10 bars par minute.

Si ces spécifications ne sont pas respectées, la garantie sera annulée.

5.2 NETTOYAGE

Les surfaces de l'échangeur thermique doivent être raisonnablement propres pour garantir desperformances optimales. Les capacités et la résistance à la corrosion du CTHE dépendent de lapropreté des tubes.

Les échangeurs thermiques peuvent être nettoyés par des moyens chimiques ou mécaniques. Laméthode adoptée est laissée à la discrétion de l'utilisateur et dépendra de la nature des dépôts et desinstallations disponibles.

Remarque : des vitesses d'écoulement entre 1,25 et 1,5 m/s (selon le type d'ondulation) sontacceptables.

Le système de nettoyage de l'échangeur "ondulé" est identique aux systèmes utilisés pour leséchangeurs tubulaires. Il utilise les mêmes séquences et solutions nettoyantes, comme suit :− Vidange des résidus de produit et du milieu réfrigérant et chauffant− Rinçage à l'eau froide ou tiède− Recirculation avec solution nettoyante chaude− Rinçage à l'eau chaude− Rinçage à l'eau chaude additionnée d'adoucissant− Rinçage à l'eau froide ou tiède

Le nettoyage peut aussi s'effectuer sans circulation en versant une solution nettoyante dans lesystème.Après un certain temps, rincer le détergent à l'eau.

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5.3 PRECAUTIONS DE NETTOYAGE

Ne pas souffler de la vapeur à l'intérieur des tubes pour les nettoyer, car cela a pour effet de chaufferles tubes, ce qui risque de provoquer une dilatation permanente, une déformation des tubes ou ledesserrage du joint tube-plaque tubulaire.

Si l'échangeur est nettoyé par un moyen mécanique, prendre soin de ne pas endommager les tubes.

Les produits de nettoyage doivent être compatibles avec les métaux employés dans la construction del'échangeur.

5.4 VERIFICATION DU NETTOYAGE

Le CTHE doit être ouvert régulièrement pour être contrôlé. Cela est nécessaire en particulier après lapériode de rodage, tant que l'on n'est pas sûr de l'efficacité de la procédure de nettoyage.

Ces inspections régulières permettent de déterminer précisément les temps de circulation, lestempératures et les concentrations chimiques.

Le nettoyage est généralement insuffisant pour les raisons suivantes :− Quantité de circulation insuffisante− Durée du nettoyage insuffisante− Concentration chimique insuffisante pour l'encrassement des tubes− Durée de fonctionnement trop longue

Si le CTHE n'est pas utilisé pendant une longue période, il est recommandé de le vider, de démonterles modules et de le nettoyer.

5.5 DETERGENTS

Les détergents doivent être choisis en conformité avec le type de produits traités. Nous préconisonsde se renseigner auprès d'une entreprise de produits chimiques spécialisée pour connaître lesproduits à utiliser selon le cas.

Ne jamais utiliser d'agents contenant du chlore comme l'acide chlorhydrique (HCl).

Exemples :

Les HUILES et les GRAISSES s'éliminent avec un solvant à l'huile soluble (ex. NETTOYANT BP-SYSTEM)

Les MATIERES ORGANIQUES et GRAISSEUSES s'éliminent avec de l'HYDROXYDE DE SODIUM(NaOH). Concentration max. 1,5% - température max. 85°C. 1,5% correspond à 3,75 litres ; 30% NaOH par 100 litres d'eau.

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Les DEPOTS DE TARTRE s'éliminent avec de l'ACIDE NITRIQUE (HNO3). Concentration max.1,5%, température max. 65 °C. 1,5% correspond à 1,75 litre ; 62% HNO3 par 100 litres d'eau.

L'acide nitrique a un effet constructif sur la couche de passivation de l'acier inoxydable.

Pour utiliser la quantité de produits chimiques correcte pour le nettoyage en circuit fermé, le liquidenettoyant doit être contrôlé immédiatement avant le rinçage. Si la concentration est trop faible,(<0,5%), le CTHE ne sera probablement pas nettoyé correctement. Si la concentration est trop élevée,(>1%), la quantité de produit chimique utilisée doit être réduite.

6. PIECES DETACHEES

Les seules pièces remplaçables du CTHE sont les joints ; il est facile de se les procurer localement.

Remarque :Les joints peuvent être en n'importe quel matériau adapté au service.