EP1188026A1 - Tube pouvant etre utilise dans des techniques d'evaporation de fluide, notamment de fluide alimentaire - Google Patents

Tube pouvant etre utilise dans des techniques d'evaporation de fluide, notamment de fluide alimentaire

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EP1188026A1
EP1188026A1 EP00951620A EP00951620A EP1188026A1 EP 1188026 A1 EP1188026 A1 EP 1188026A1 EP 00951620 A EP00951620 A EP 00951620A EP 00951620 A EP00951620 A EP 00951620A EP 1188026 A1 EP1188026 A1 EP 1188026A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
condensations
accumulation
flow
fluid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00951620A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Laurence Boulange
Françoise Haegeli
Jo[L Chobert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meusienne de Constructions Mecaniques SA
Original Assignee
Meusienne de Constructions Mecaniques SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Meusienne de Constructions Mecaniques SA filed Critical Meusienne de Constructions Mecaniques SA
Publication of EP1188026A1 publication Critical patent/EP1188026A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B25/00—Evaporators or boiling pans specially adapted for sugar juices; Evaporating or boiling sugar juices
    • C13B25/001—Evaporators or boiling pans specially adapted for sugar juices; Evaporating or boiling sugar juices with heating tubes or plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/06—Evaporators with vertical tubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B25/00—Evaporators or boiling pans specially adapted for sugar juices; Evaporating or boiling sugar juices
    • C13B25/02—Details, e.g. for preventing foaming or for catching juice
    • C13B25/04—Heating equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2245/00—Coatings; Surface treatments
    • F28F2245/02—Coatings; Surface treatments hydrophilic

Definitions

  • Tube that can be used in fluid evaporation techniques, in particular edible fluid.
  • the present invention relates to a tube which can be used in fluid evaporation techniques, in particular of edible fluid.
  • a food fluid such as a sweet liquid or milk
  • the heat exchanges on either side of the evaporator tube are very important because of the high energy balances used in this field.
  • a method of manufacturing a so-called fluted tube in which a basic metal strip is corrugated, in the width direction, between two pairs of rollers comprising flutes.
  • the corrugated metal strip is then rolled, also in the width direction, to form a tube having a corrugated profile, in section.
  • the purpose of the tube thus produced with the corrugated strip is to increase the heat exchange surface for the same nominal tube diameter.
  • the production of the corrugations requires the use of a relatively thin sheet metal strip, of the order of 0.5 mm, to ensure shaping of the corrugations.
  • the tube produced from a sheet of thin thickness leads to a risk of perforation during pitting corrosion of the tube following successive pickling treatments.
  • the corrugation also has the function of stiffener, which allows the use of a thin base plate.
  • one of the rollers has a straight generator parallel to its axis of rotation and the other roller has grooves intended to form said grooves on one face of the strip laminated steel
  • the tube thus produced, from the laminated strip only has grooves on the outside, said grooves, the purpose of which, also in this case, is to increase the heat exchange surface of the tube for the same diameter nominal
  • the function of grooving or corrugation is to increase the heat exchange surface without taking account of the wettability of the fluid.
  • the object of the invention is to propose a welded stainless steel tube, usable in evaporators, in particular in the sugar and dairy industry, the tube having an improved surface quality and a structure of its exchange surface ensuring a quality also improved heat exchange
  • the subject of the invention is a welded stainless steel tube which can be used in techniques for the evaporation of a fluid, in particular a food fluid which is characterized in that it comprises, on at least one of its external surfaces. or internal heat exchange, mostly smooth, localized means of accumulation and flow of condensations created on the smooth heat exchange surface
  • the means of accumulation and flow of condensations are distributed longitudinally to said tube and uniformly, - the means of accumulation and flow of condensations consist of gradients in the form of shoulders extending over the length of said tube and the height of which is less than 0.5 mm and preferably less than 0.2 mm.
  • the means of accumulation and flow of condensations consist of hollow imprints distributed over the length of said tube, - the imprints have a width of between 0.2 and 1 mm, occupying in a distributed manner, less than 50% from the periphery of said tube,
  • the impressions have a rounded bowl shape
  • the means of accumulation and flow of condensations consist of steps, distributed around the periphery of the tube and occupying less than 50% of the periphery of said tube.
  • At least the opposite surface of the surface comprising the localized means of accumulation and flow of the condensations of the tube has a roughness of less than 0.2 ⁇ m, of the bright annealing type 2R.
  • the invention also relates to a method for improving the heat exchanges in a heat exchanger for the evaporation of a fluid, in particular in the food industry, the exchanger comprising tubes intended for heat exchange, characterized in that:
  • the exchanger tubes are produced at least one drop in the form of a shoulder extending over the length of said tube and whose height is less than 0.5 mm, and preferably less than 0.2 mm, difference in height defining a longitudinal imprint the edge of which attracts by capillary action the film of condensed liquid which is deposited uniformly on the predominantly smooth surface of the tube.
  • Figures 1 and 2 each show, in section, an example of a stainless steel tube according to the invention.
  • the tube shaping line from a strip of steel includes rolling and edge-to-edge welding means of the strip.
  • the line comprises a mechanical assembly comprising a so-called upper flat roller and a so-called lower roller.
  • the roller for example said to be lower, has equidistant protrusions or grooves of small height providing, between them, smooth surfaces, smooth surfaces occupying mainly the surface of the strip.
  • the two rollers are adapted to the width of the starting steel strip, starting strip whose width corresponds to the average perimeter of the tube to be produced.
  • the mechanical assembly is placed at the head of an induction, laser or TIG welder.
  • Localized means are produced with the mechanical assembly, on at least one of the surfaces of the stainless steel strip, for the accumulation and flow of condensations constituted for example by linear imprints sufficiently spaced apart to release an internal surface. or mostly smooth external of the tube.
  • FIG. 1 presents in section a part of tube 1 according to the invention on which, for example, the localized means of accumulation and flow of condensations are produced on the external surface of the tube.
  • the means of accumulation and flow of condensations consist, in this embodiment of unevennesses 2 and 3 in the form of shoulders extending over the length of said tube and whose height is less than 0.5 mm and preferably less than 0.2 mm.
  • the elevations 2 and 3 in the figure define indentations 4 whose depth is less than 0.5 mm and preferably less than 0.2 mm.
  • the capillary effect generated by the edge of the cavity 4 moves the film of condensation of the vapor which forms on the surface 5 of the tube, towards said cavity 4.
  • the cavity 4 behaves like a gutter.
  • the imprint preferably in the form of a bowl, has the advantage of effectively attracting the film of the fluid distributed over the surface of the tube so as to form droplets which will be channeled and easily eliminated.
  • the object of the invention is to remove as quickly as possible the drop of water which forms on the surface comprising the imprints so that it is replaced as quickly as possible by steam which will pass from the vapor phase to the liquid phase.
  • the object of the invention avoids this phenomenon of wettability - the surfaces of the stainless steel tube do not undergo any treatment thermal to accentuate the evacuation.
  • the redents consist of two elevations 2 and 3 having a height of less than 0.5 mm, preferably less than 0.2 mm, and a width occupying in a distributed manner, less than 50% of the periphery of said tube and preferably between 20 and 25% of the surface of the tube.
  • the internal surface of the tube has a roughness of less than 0.2 ⁇ m, of the bright annealing type 2R, surface not disturbed by the making of the impressions.
  • the tube is made from a strip of sheet metal with a thickness of between 1.3 and 1.5 mm made of ferritic or austenitic type stainless steel such as AISI 439, 304, 304L, 316L although some steels seem preferable. to others as will be demonstrated later.
  • the making of the imprint does not cause, because of the dimensions thereof, no hardening zone of the base steel, no increase in the hardness of the steel.
  • the impression practically does not modify the thickness of the wall of the tube, which avoids any risk of premature piercing of the tube if there is a risk of pitting corrosion.
  • due to the small disturbance generated by the production of the imprint it is possible to modify the external appearance of a cylindrical tube, to increase the heat exchange capacity of said tube, without modifying excessive surface condition of the inner part of the tube.
  • the internal part of the tube offers a surface limiting scaling and facilitating cleaning operations, the external part of said tube offering a practically smooth, cylindrical surface, and which ensures, due to the existence of fingerprints, a increase in heat exchange by draining and eliminating the condensation which forms continuously on the tube in its function of "hot" heat exchanger from steam.
  • the tube can comprise the means of accumulation and flow of the fluid on its two external and internal surfaces so as to be able to be used, as desired, in the two functions of "hot" heat exchanger or "cold".
  • tubes will be used comprising on their internal surface, the localized means of accumulation and flow of condensations.
  • This primer depends on the surface properties of the tube such as micro-roughness, surface chemistry
  • Two types of primers can be distinguished, one mineral of the MgO-CaC0 3 -S ⁇ 0 2 type for surfaces of the 2B, 2D type, pickled or not, the other mixed of type CaC0 3 plus organic matter, for type 2R and electro-polished surfaces, - a balance between the kinetics of scaling and the separation of layers
  • the composition of the steel of the tube is an important parameter because the thermal and expansion coefficients will play on this balance - a phase where scaling prevails over the separation of the layers of tartar
  • the tube according to the invention has the advantage of less scaling compared to the other tubes tested Reduction of the scaling is a factor of 2 to 3, which increases the evaporative flow by almost 25%
  • the cleanability of the tubes depends on both the chemistry and the topography of the surface Indeed, according to the surface chemistry of the tube, the initiation of scale deposits differs and therefore, the ruptures caused by pressurized water , in the scale deposit, are more or less easy
  • the roughness of the internal surface is an important factor for the elimination of the deposit
  • the water consumption measurements clearly confirm the mechanisms governing surface cleanability, namely the surfaces of tubes made of AISI 439 stainless steel enriched in Si oxide and having an average roughness Ra of 0.2 ⁇ m will be scaled by a deposit of CaC0 3 associated with organic matter This deposit is more brittle and therefore more easily eliminated than a completely mineral deposit which preferably forms on the surfaces of a tube made, for example of AISI 304 steel enriched with iron or chromium oxide and having a lower average roughness Ra at 0.4
  • the tube according to the invention ensures:

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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

Tube en acier inoxydable soudé pouvant être utilisé dans des techniques d'évaporation d'un fluide, notamment d'un fluide alimentaire caractérisé en ce qu'il comporte, sur sa surface externe d'échange thermique, majoritairement lisse, des moyens localisés d'accumulation et d'écoulement des condensations crées sur la surface lisse d'échange thermique, moyens constitués de dénivelés sous la forme d'épaulements s'étendant sur la longueur du tube et pouvant former des empreintes en creux réparties sur la longueur dudit tube.

Description

Tube pouvant être utilisé dans des techniques d'évaporation de fluide, notamment de fluide alimentaire. La présente invention concerne un tube pouvant être utilisé dans des techniques d'évaporation de fluide, notamment de fluide alimentaire. Lors de l'évaporation d'un fluide alimentaire tel que liquide sucré ou lait, les échanges thermiques de part et d'autre du tube d'évaporateur sont très importants du fait des bilans énergétiques élevés utilisés dans ce domaine.
De plus, lors de l'évaporation du fluide, il se forme des dépôts minéraux et ou organiques qu'il est nécessaire d'éliminer par des opérations répétées de nettoyage et de désinfection en particulier dans le domaine de la laiterie. Le coût des opérations de nettoyage est important du fait de la quantité d'eau et de produits de nettoyage nécessaire. Dans le cas d'une sucrerie, traitant la canne à sucre ou la betterave et malgré l'utilisation de produits chimiques antitartre, la production doit être stoppée pour procéder aux opérations de nettoyage des tubes d'échangeurs.
Il est connu un procédé de fabrication d'un tube dit cannelé, dans lequel une bande métallique de base est ondulée, dans le sens de la largeur, entre deux paires de galets comportant des cannelures. La bande métallique ondulée est ensuite roulée, également dans le sens largeur, pour former un tube comportant un profil ondulé, en section. Le tube ainsi réalisé avec la bande ondulée a pour but d'augmenter la surface d'échange thermique pour un même diamètre nominal de tube.
Dans cet exemple, la réalisation des ondulations impose l'utilisation de bande de tôle relativement mince, de l'ordre de 0,5 mm, pour assurer une mise en forme des ondulations. De ce fait, le tube réalisé dans une tôle de faible épaisseur entraîne un risque de perforation lors d'une corrosion par piqûre du tube suite à des traitements successifs de décapage. L'ondulation a aussi la fonction de raidisseur, ce qui permet l'utilisation d'une tôle de base de faible épaisseur. Dans un autre exemple de réalisation, un des galets comporte une génératrice rectiligne parallèle à son axe de rotation et l'autre galet comporte des gorges destinées à former lesdites cannelures sur une face de la bande d'acier laminée Le tube ainsi réalisé, à partir de la bande laminée ne comporte des rainures qu'extérieurement, lesdites rainures, ayant pour but, également dans ce cas, d'augmenter la surface d'échange thermique du tube pour un même diamètre nominal Dans cet exemple, les cannelures formées, génèrent, localement, une diminution importante de l'épaisseur du tube dans le creux desdites cannelures et, dans le domaine technique considéré, entraîne un risque de perforation lors de corrosion par piqûre
Il est également connu une technique de rainurage par entaille en surface d'un tube Dans ce cas, également, le rainurage entraîne une réduction relativement importante de l'épaisseur de la tôle du tube et des risques de perforation lors d'une corrosion par piqûre
Dans les exemples de tubes connus de l'art antérieur la fonction du rainurage ou de l'ondulation est l'augmentation de la surface d'échange thermique sans tenir compte de la mouillabilité du fluide
Le but de l'invention est de proposer un tube en acier inoxydable soudé, utilisable dans des évaporateurs, notamment dans l'industrie sucπère et laitière, le tube présentant une qualité de surface améliorée et une structure de sa surface d'échange assurant une qualité d'échange thermique également améliorée
L'invention a pour objet un tube en acier inoxydable soudé pouvant être utilisé dans des techniques d'évaporation d'un fluide, notamment d'un fluide alimentaire qui se caractérise en ce qu'il comporte, sur au moins une de ses surfaces externe ou interne d'échange thermique, majoritairement lisse, des moyens localisés d'accumulation et d'écoulement des condensations crées sur la surface lisse d'échange thermique
Les autres caractéristiques de l'invention sont
- les moyens d'accumulation et d'écoulement des condensations sont répartis longitudmalement audit tube et uniformément, - les moyens d'accumulation et d'écoulement des condensations sont constitués de dénivelés sous la forme d'épaulements s'étendant sur la longueur dudit tube et dont la hauteur est inférieure à 0,5 mm et de préférence inférieure à 0,2 mm.
- les moyens d'accumulation et d'écoulement des condensations sont constitués d'empreintes en creux réparties sur la longueur dudit tube, - les empreintes ont une largeur comprise entre 0,2 et 1 mm, occupant de manière répartie, moins de 50% de la périphérie dudit tube,
- les empreintes ont une forme de cuvette arrondie,
- les moyens d'accumulation et d'écoulement des condensations sont constitués de redents, répartis en périphérie du tube et occupant moins de 50% de la périphérie dudit tube.
- au moins la surface opposée de la surface comportant les moyens localisés d'accumulation et d'écoulement des condensations du tube comporte une rugosité inférieure à 0,2 μm, de type recuit brillant 2R.
L'invention concerne également un procédé pour améliorer les échanges thermiques dans un echangeur thermique pour l'évaporation d'un fluide, notamment dans l'industrie alimentaire, l'échangeur comportant des tubes destinés à l'échange thermique caractérisé en ce que:
- on réalise sur au moins une des surfaces lisses des tubes échangeurs, des moyens localisés d'accumulation et d'écoulement des condensations, moyens destinés à attirer, par capillarité, le film de liquide condensé qui se dépose uniformément sur la surface majoritairement lisse du tube ;
- on draine par les moyens localisés d'accumulation et d'écoulement des condensations ledit film de liquide condensé.
Une autre caractéristique de l'invention est : - on réalise sur au moins une des surfaces lisses les tubes échangeurs au moins un dénivelé sous la forme d'épaulement détendant sur la longueur dudit tube et dont la hauteur est inférieure à 0,5 mm et de préférence inférieure à 0,2 mm, dénivelé définissant une empreinte longitudinale dont le bord attire par capillarité le film de liquide condensé qui se dépose uniformément sur la surface majoritairement lisse du tube.
La description qui suit comprenant les figures annexées le tout donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre l'invention. Les figures 1 et 2 présentent chacune, en coupe, un exemple de tube en acier inoxydable selon l'invention.
Dans la mise en forme d'un tube en acier inoxydable pouvant être utilisé dans des techniques d'évaporation d'un fluide, notamment d'un fluide alimentaire, la ligne de mise en forme du tube, à partir d'une bande d'acier comporte, des moyens de roulage et de soudage bord à bord de la bande. Selon l'invention, la ligne comporte un ensemble mécanique comprenant un galet plat dit supérieur et un galet dit inférieur. Le galet par exemple dit inférieur comporte des saillies équidistantes ou des rainures de faible hauteur ménageant, entre elles, des surfaces lisses, surfaces lisses occupant majoritairement la surface de la bande. Les deux galets sont adaptés à la largeur de la bande d'acier de départ, bande de départ dont la largeur correspond au périmètre moyen du tube à réaliser.
Dans l'exemple de réalisation selon l'invention, l'ensemble mécanique est placé en tête d'une soudeuse par induction, laser ou TIG.
On réalise avec l'ensemble mécanique, sur au moins une des surfaces de la bande d'acier inoxydable, des moyens localisés d'accumulation et d'écoulement des condensations constituées par exemple d'empreintes linéaires suffisamment espacées entre elles pour libérer une surface interne ou externe majoritairement lisse du tube.
La figure 1 présente en coupe une partie de tube 1 selon l'invention sur lequel, par exemple, les moyens localisés d'accumulation et d'écoulement des condensations sont réalisés sur la surface externe du tube.
Les moyens d'accumulation et d'écoulement des condensations sont constitués, dans cet exemple de réalisation de dénivelés 2 et 3 sous la forme d'épaulements détendant sur la longueur dudit tube et dont la hauteur est inférieure à 0,5 mm et de préférence inférieure à 0,2 mm. Les dénivelés 2 et 3, sur la figure, définissent des empreintes 4 dont la profondeur est inférieure à 0,5 mm et de préférence inférieure à 0,2 mm. On constate que la faiblesse de la profondeur de l'empreinte ne modifie pas de manière conséquente l'épaisseur globale de la tôle du tube. On peut concevoir la réalisation d'une empreinte plus profonde, mais cela ne présente que des inconvénients, notamment l'apparition, sur le tube, de zones de faible épaisseur.
Les empreintes 4 de préférence réparties, longitudinalement sur le tube 1 , uniformément sur sa périphérie, comportent de préférence, une largeur comprise entre 0,2 et 1 mm, occupant de manière répartie, moins de 50% de la périphérie du tube 1. Dans l'exemple présenté sur la figure 1 , les empreintes 4, en forme de cuvette arrondie, occupent de préférence environ 20 à 25% de la surface du tube.
L'effet de capillarité, généré par le bord de l'empreinte 4 déplace le film de condensation de la vapeur qui se forme sur la surface 5 du tube, vers ladite empreinte 4. L'empreinte 4 se comporte comme une gouttière.
L'empreinte, de préférence en forme de cuvette, a l'avantage d'attirer de manière efficace le film du fluide reparti sur la surface du tube de façon à former de gouttelettes qui seront canalisées et facilement éliminées. En d'autre terme, le but de l'invention est d'évacuer le plus rapidement possible la goutte d'eau qui se forme sur la surface comportant les empreintes pour qu'elle soit remplacée le plus rapidement possible par de la vapeur qui passera de la phase vapeur à la phase liquide.
Si la mouillabilité était forte, la goutte aurait tendance à s'étaler sur la surface et donc à ne pas s'éliminer - l'objet de l'invention évite ce phénomène de mouillabilité - les surfaces du tube en acier inoxydable ne subissent aucun traitement thermique pour accentuer l'évacuation.
D'autres moyens d'accumulation et d'écoulement des condensations peuvent être envisagés comme par exemple la réalisation de redents 6 réparties sur la longueur du tube 1 comme présenté sur la figure 2.
Les redents sont constitués par deux dénivelés 2 et 3 ayant une hauteur inférieure à 0,5 mm, de préférence inférieure à 0,2 mm, et une largeur occupant de manière répartie, moins de 50% de la périphérie dudit tube et de préférence entre 20 et 25 % de la surface du tube. Dans l'exemple, la surface interne du tube présente une rugosité inférieure à 0,2 μm, de type recuit brillant 2R, surface non perturbée par la réalisation des empreintes. Le tube est réalisé à partir d'une bande de tôle d'une épaisseur comprise entre 1 ,3 et 1 ,5 mm en acier inoxydable du type ferritique ou austenitique tels que AISI 439, 304, 304L, 316L bien que certains aciers semblent préférables à d'autres comme cela sera démontré par la suite. La réalisation de l'empreinte ne provoque, du fait des dimensions de celle ci, aucune zone d'écrouissage de l'acier de base, aucune augmentation de la dureté de l'acier. De plus l'empreinte ne modifie pratiquement pas l'épaisseur de la paroi du tube, ce qui évite tout risque de percement prématuré du tube s'il y a un risque de corrosion par piqûre. Sous cette forme de réalisation, du fait de la faible perturbation générée par la réalisation de l'empreinte, il est possible de modifier l'aspect extérieur d'un tube cylindrique, pour augmenter de capacité d'échange thermique dudit tube, sans modifier de manière excessive l'état de surface de la partie interne du tube. Dans ces conditions, la partie interne du tube offre une surface limitant l'entartrage et facilitant les opérations de nettoyage, la partie externe dudit tube offrant une surface pratiquement lisse, cylindrique, et qui assure, du fait de l'existence des empreintes, une augmentation de l'échange thermique en drainant et en éliminant la condensation qui se forme en continu sur le tube dans sa fonction d'échangeur thermique "chaud" à partir de vapeur.
Le tube, selon l'invention, peut comporter les moyens d'accumulation et d'écoulement du fluide sur ses deux surfaces externe et interne de façon à pouvoir être utilisé, au choix, dans les deux fonctions d'échangeur thermique "chaud" ou "froid". Dans le cadre des échangeurs thermiques "froid" avec changement de phase du fluide, il sera utilisé des tubes comportant sur leur surface interne, les moyens localisés d'accumulation et d'écoulement des condensations.
Dans le cadre d'une étude sur l'entartrage des tubes en contact avec du jus sucré, on constate que le dépôt est constitué principalement de CaC03. Il a été mis en évidence un mécanisme comportant trois phases:
- une amorce des dépôts de tartre, ce qui correspond à une augmentation du débit évaporatoire. Cette amorce dépend des propriétés de surface du tube tels que micro-rugosité, chimie de surface On peut distinguer deux types d'amorces, l'une minérale du type MgO-CaC03-Sι 02 pour les surfaces du type 2B, 2D, décapées ou non, l'autre mixte du type CaC03 plus matières organiques, pour les surfaces du type 2R et électro-polies, - un équilibre entre les cinétiques d'entartrage et le décollement de couches A ce stade, la composition de l'acier du tube est un paramètre important car les coefficients thermiques et de dilatation vont jouer sur cet équilibre - une phase où l'entartrage prédomine sur le décollement des couches de tartre Le tube selon l'invention a l'avantage de s'entartrer moins par rapport aux autres tubes testés La réduction de l'entartrage est d'un facteur 2 à 3, ce qui augmente le débit évaporatoire de près de 25%
Du point de vue du nettoyage, on constate une différence de cinétique et par conséquent, les consommations d'eau nécessaires pour éliminer les dépôts importants de tartre peuvent être réduites de moitié
La nettoyabilité des tubes dépend à la fois de la chimie et de la topographie de la surface En effet, selon la chimie de surface du tube, l'amorce des dépôts de tartre diffère et par conséquent, les ruptures engendrées par l'eau sous pression, dans le dépôt de tartre, sont plus ou moins faciles La rugosité de la surface interne est un facteur important pour l'élimination du dépôt Plus la rugosité moyenne de surface est faible, plus la surface sera nettoyable Du fait de la faible déformation provoquée en surface extérieure, lors de la réalisation des empreintes, l'état de surface interne et peu ou pas modifié Les mesures de consommations d'eau confirment bien les mécanismes régissant la nettoyabilité de surface, à savoir les surfaces des tubes réalisés en acier inoxydable AISI 439 enrichi en oxyde de Si et présentant une rugosité moyenne Ra de 0,2 μm seront entartrées par un dépôt de CaC03 associé à de la matière organique Ce dépôt est plus friable et donc plus facilement éliminable qu'un dépôt complètement minéral qui se forme preferentiellement sur les surfaces d'un tube réalisé, par exemple en acier AISI 304 enrichi en oxyde de fer ou de chrome et présentant une rugosité moyenne Ra inférieure à 0,4 μm. Par conséquent, les volumes d'eau nécessaires pour éliminer les dépôts sur les tubes en acier AISI 439 2R sont deux fois plus faibles que ceux mesurés pour éliminer les dépôts sur les tubes en acier AISI 304 décapés.
Il est ainsi mis en évidence, des caractéristiques supérieures d'un tube en acier de composition AISI 439 en comparaison avec un tube en acier de composition AISI 304.
Le tube selon l'invention assure :
- un gain d'au moins 25% au niveau du bilan énergétique des enceintes d'évaporation, - une limitation des rejets liquides à retraiter,
- une diminution des fréquences de nettoyage, notamment pour les sucreries de cannes à sucre n'utilisant pas de produit anti-tartre.
- une diminution de l'entartrage.
- un nettoyage plus facile et plus rapide.

Claims

REVENDICATIONS
1. Tube en acier inoxydable soudé pouvant être utilisé dans des techniques d'évaporation d'un fluide, notamment d'un fluide alimentaire caractérisé en ce qu'il comporte, sur au moins une de ses surfaces externe et interne d'échange thermique, majoritairement lisse, des moyens localisés d'accumulation et d'écoulement des condensations crées sur la surface lisse d'échange thermique.
2. Tube selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens d'accumulation et d'écoulement des condensations sont répartis longitudinalement sur audit tube et uniformément.
3. Tube selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'accumulation et d'écoulement des condensations sont constitués de dénivelés sous la forme d'épaulements s'étendant sur la longueur dudit tube et dont la hauteur est inférieure à 0,5 mm et de préférence inférieure à 0,2 mm.
4. Tube selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'accumulation et d'écoulement des condensations sont constitués d'empreintes en creux réparties sur la longueur dudit tube.
5. Tube selon la revendication 4, caractérisé en ce que les empreintes ont une largeur comprise entre 0,2 et 1 mm, occupant de manière répartie, moins de 50% de la périphérie dudit tube.
6. Tube selon la revendication 4, caractérisé en ce que les empreintes ont une forme de cuvette arrondie.
7. Tube selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'accumulation et d'écoulement des condensations sont constitués de redents, répartis en périphérie du tube et occupant moins de 50% de la périphérie dudit tube.
8. Tube selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'au moins la surface opposée à la surface, comportant les moyens localisés d'accumulation et d'écoulement des condensations, comporte une rugosité inférieure à 0,2 μm, de type recuit brillant 2R.
9. Procédé pour améliorer les échanges thermiques dans un echangeur thermique pour l'évaporation d'un fluide, notamment dans l'industrie alimentaire, l'échangeur comportant des tubes destinés à l'échange thermique et comportant une surface externe lisse et uniforme, caractérisé en ce que:
- on réalise sur au moins une des surfaces lisses des tubes échangeurs, des moyens localisés d'accumulation et d'écoulement des condensations, moyens destinés à attirer, par capillarité, le film de liquide condensé qui se dépose uniformément sur la surface majoritairement lisse du tube,
- on draine par les moyens localisés d'accumulation et d'écoulement des condensations ledit film de liquide condensé.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on réalise sur au moins une des surfaces lisses les tubes échangeurs au moins un dénivelé sous la forme d'épaulement détendant sur la longueur dudit tube et dont la hauteur est inférieure à 0,5 mm et de préférence inférieure à 0,2 mm, dénivelé définissant une empreinte longitudinale dont le bord attire par capillarité le film de liquide condensé qui se dépose uniformément sur la surface majoritairement lisse du tube.
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