Comportement de l'eau à -60°C

[invite750346fb]

Bonjour,

une installation comporte un circuit avec un fluide caloporteur (huile frigoporteuse) avec 100ppm d'H2O.

Ce circuit comporte une pompe de circulation, est refroidi avec un échangeur (à plaques) et refroidi un deuxième échangeur (principe du transfert de chaleur)

Ce premier échangeur est a une température de -80°C. Le reste du circuit est à -60°C et le deuxième échangeur à -55°C

Je constate un problème d'échange entre mon fluide primaire (à -80°C) et le fluide caloporteur.

Est ce possible que les qques ppm d'H2O se fixent (à l'état solide) sur les plaques de l'échangeur, limitant ainsi l'échange?

Pourquoi l'eau fixe t elle sur le point le plus froid du circuit? ou le phénomène se produit partout et je n'arrive pas à le quantifier?

Comment se comportent les qques ppm d'H2O en mouvement dans le circuit?

Merci pour vos réponses...
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[Boumako]

Bonjour

Ton hypothèse est très probable en effet. Il faudrait installer un piège pour retenir l'eau si la chose est possible.
Question idiote, mais as tu vérifié les performances théoriques de tes échangeurs ? Ce ne serait pas un mauvais dimensionnement au départ ?

[invite750346fb]

Bonjour

Ton hypothèse est très probable en effet. Il faudrait installer un piège pour retenir l'eau si la chose est possible.
Question idiote, mais as tu vérifié les performances théoriques de tes échangeurs ? Ce ne serait pas un mauvais dimensionnement au départ ?

bonjour Boumako,
Aucune question n'est idiote : Voici, en effet je ne l'ai pas précisé.
Lorsque l'installation démarre (installation à 20°C) pour atteindre la température de -60°C, l'échange se fait correctement. 1 heure après tout le système est à -60°C. Tout fonctionne correctement,l'échange est excellent, pendant environ 5 jours (24h/24), puis soudain, en quelques heures, le système dérive de plus de 10°C.
ce n'est donc pas un mauvais dimensionnement.

Un piège est en cours de réalisation. Mais comment expliquer que quelques ppm dégradent mon échange ainsi?

[Boumako]

Il y a sans doute un eutectique entre l'eau et le fluide, avec une température de solidification proche de -60°C. De quel composé s'agit il ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite750346fb]

la il va falloir m'aider car je ne comprends pas tous les termes employés.

Dsl mais qu'est ce que l'eutectique?

Pour le composé de l'huile frigoporteuse faut que je recherche en détail mais je trouverai l'information !

[Boumako]

Un eutectique est un mélange de composés qui se comporte comme un corps pur. Des cristaux solides se forment en refroidissant, avec une composition bien précise. Toutefois un eutectique eau + huile me semble peu probable.

[invite750346fb]

Comment savoir si ce mélange de composé est un eutectique?
Surtout qu'il n'y que quelques ppm d'eau
Peut on le prévoir

[Boumako]

On peut rechercher dans la bibliographie si cet eutectique existe, mais si cette huile n'est pas miscible avec l'eau ce ne sera pas le cas.
Il est aussi possible que tu ai de l'eau, mais aussi un autre composé non déterminé, qui ramènerait la température de solidification vers -60 à -80°C

[invite750346fb]

Bonjour,

La composition de l'huile est en réalité du polydimethysiloxane

Défini comme non miscible avec l'eau (<10%)

[mach3]

Une immiscibilité n'empêche pas l'existence d'un eutectique. Voir par exemple le cas du phenol.
En refroidissant un mélange de deux fluides non miscibles on rencontre un invariant monotectique, qui correspond à la cristallisation d'un des deux fluides. Si on est suffisamment concentré en l'un des deux fluides pour qu'il n'y ait pas de demixtion alors on ne verra pas le monotectique mais on rencontrera un eutectique tôt ou tard, fatalement.

m@ch3

[Boumako]

Le phénol est soluble dans l'eau...

[mach3]

Revoyez vos classiques, la démission eau phenol est bien connue, je l'ai étudiée en tp quand j'étais étudiant en deug et mon mentor y a consacré un chapitre de sa thèse. Un lien pour votre culture http://www.academia.edu/5189297/Wate...bility_Diagram

m@ch3

[Boumako]

J'adore quand une personne sort de nulle part pour venir contre argumenter en étant intentionnellement approximatif, hors sujet et condescendant...
Solubilité ne signifie pas miscibilité en toutes proportions. Le phénol a un eutectique avec l'eau parce qu'il est soluble dans celle ci.
Et pour ce qui est de revoir ses classiques le terme adéquat est démixtion.

[mach3]

Le phénol a un eutectique avec l'eau parce qu'il est soluble dans celle ci.

et donc? tout est soluble dans tout, c'est juste une histoire de proportion (%, ppm, ppb...) la solubilité n'est jamais zéro (sauf à 0K, ce qui nous fait une belle jambe). Il est juste commode de parler de solide insoluble a toute fin pratique, c'est à dire quand on peut négliger la solubilité. Ce que je voulais souligner c'est que l'immiscibilité de deux fluides (ici l'eau et le PDMS) n'interdit absolument pas la présence d'un eutectique, celui-ci existant obligatoirement quelque part (sauf si l'un des fluides ne cristallise jamais) : à un moment donné, la courbe de solubilité de l'un dans l'autre croisera fatalement la courbe de solubilité de l'autre dans l'un et ce avant d'atteindre 0K, température à laquelle tout est solide (à quelques exception près dont il n'est pas le sujet ici).

C'est pour cela que je me suis un peu emporté lorsque vous avez dit que le phénol était soluble dans l'eau : c'est pour moi totalement hors-sujet car là n'est pas la question vu que tout est soluble dans tout, même en très faible proportion. Ce fait étant acquis (et considéré comme tel), la seule façon (erronée) pour moi de comprendre ce que vous disiez c'est que vous mettiez en doute l'immiscibilité eau-phénol. C'est une incompréhension grossière et veuillez m'en excuser. Vous avez bien parlé de solubilité, pas de miscibilité... à moi de lire correctement.

Pour revenir au cas de ce fil, on constate de toutes façons que la glace est soluble dans le polydiméthylsiloxane, vu qu'il contient quelques ppm d'eau et que :

La composition de l'huile est en réalité du polydimethysiloxane

Défini comme non miscible avec l'eau (<10%)

On peut en inférer qu'une fois en dessous de la température du monotectique (là où la démixtion eau/PDMS laisse place à une suspension glace/PDMS), la solubilité de la glace sera certainement encore de quelques % (on parle donc maintenant de solubilité de la glace dans le PDMS et plus de miscibilité de l'eau dans celui-ci).

La solubilité diminuant avec la température, le peu de glace dissoute finira par cristalliser à partir d'une certaine température (quand on croisera la courbe de solubilité de la glace dans le PDMS). Quant au PDMS, étant un polymère il y a peu de chance qu'il cristallise, cependant je trouve des températures de fusion de l'ordre de -50°C dans certaines fiches de propriété, ce qui est donc plutôt génant... Sinon sa température de transition vitreuse est bien inférieure à -100°C, donc aucun risque de vitrification sur le point froid. Il est d'ailleurs possible que l'eau soit là exprès pour que le PDMS cristallise à une température inférieure à -50°C (via un eutectique...).
Au bilan, il est possible que soit l'eau, soit le PDMS (mais peu probable), soit un 3e larron présent dans le mélange finisse par cristalliser sur le point froid. Pas possible de statuer plus loin avec les informations actuelles. Ce n'est qu'une possibilité, la source du dysfonctionnement pouvant être toute autre...

en étant intentionnellement approximatif [...] Et pour ce qui est de revoir ses classiques le terme adéquat est démixtion.

Ca m'apprendra à répondre avec mon smartphone, on ne m'y reprendra plus. Je me suis fait avoir par la saisie semi-automatique (demixtion est devenu demission...)

m@ch3