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CETALpedia

La valeur d’un homme tient dans sa capacité à donner et non dans sa capacité à recevoir.

Albert Einstein

Au cours des 50 dernières années, CETAL a acquis une solide expérience dans le domaine des éléments chauffants, de l’échange de chaleur et dans les technologies associées.

Le but de CETALpedia est de vous fournir l’accès aux informations clefs en ce qui concerne:

N’hésitez pas à contacter nos ingénieurs et experts CETAL pour trouver les meilleures solutions pour votre projet.

Base de données techniques

Fluide Masse volumique (kg/dm³) Chaleur massique (kcal/kg°C)
Acetic Acid 1,05 0,522
Acetone 0,79 0,514
Allyl Alcohol 0,85 0,665
Ammonia 0,70 1,099
Amyl Alcohol 0,82 0,65
Aniline 1,02 0,512
Bromine 3,12 0,107
Butyl Alcohol 0,81 0,563
Butyric Acid 0,96 0,515
Carbolic Acid (Phenol) 1,07 0,561
Carbon Disulfide 1,26 0,24
Carbon Tetrachloride 1,59 0,201
Caustic Soda (50% Solution) 1,53 0,78
Decane Ether 0,73 0,5
Di-ethyl 0,71 0,541
Ether 0,74 0,503
Ethyl Acetate 0,84 0,468
Ethyl Alcohol 0,79 0,68
Ethyl Bromide 1,45 0,215
Ethyl Chloride 0,90 0,368
Ethyl Iodide 1,93 0,161
Ethylene Glycol 1,11 0,555
Ethylene Bromide 2,19 0,173
Ethylene Chloride 1,15 0,294
Formic Acid 1,22 0,526
Glycerin 1,26 0,576
Heat Transfer Fluids
Dowtherm A 1,06 0,377
Dowtherm G 1,05 0,377
Mobiltherm 603 0,86 0,592
Therminol VP-1 1,06 0,377
Heptane 0,68 0,532
Hexane 0,66 0,6
Linseed Oil 0,93 0,44
Methyl Acetate 0,93 0,468
Methyl Alcohol 0,79 0,601
Methyl Iodide 2,28
Nitric Acid -100% 1,51 0,42
Nitrobenzene 1,21 0,35
Octane 0,71 0,51
Olive Oil 0,92 0,471
Pentane 0,63 0,558
Petroleum Products 0,00 0
Asphalt 1,00 0,42
Benzene (Benzol) 0,88 0,412
Kerosene 0,80 0,5
Fuel Oil #6 0,94 0,41
Gasoline 0,66 0,5
Lube Oils 0,89 0,43
Naphthalene 1,14 0,4
Paraffin (Melted) 0,71 0,71
Toluene 0,87 0,404
Propionic Acid 0,99 0,473
Propyl Alcohol 0,80 0,57
Soy Bean Oil 0,92 0,28
Sulfur (Melted) 0,23 0,234
Sulfuric Acid -100% 1,83 0,344
Tallow (Lard) 0,94 0,64
Turpentine 0,87 0,42
Water 1,00 1
Xylene (Ortho) 0,88 0,411
Fluide Masse volumique (kg/m³) Chaleur massique (kcal/kg°C)
Acetylene 1,17 0,38
Air 1,29 0,24
Ammonia 0,83 0,52
Argon 1,78 0,12
Butane-iso 2,76
Butane-n 2,59
Carbon Dioxide 1,97 0,20
Carbon Monoxide 1,25 0,24
Chlorine 3,20 0,11
Chlorodifl uoromethane (F-22) 4,98 0,15
Chloroform 0,14
Cyanogen 2,41 0,41
Dichlorodifl uoromethane (F-22) 5,67 0,14
Ethane 1,45 0,39
Ethyl Chloride 3,09 0,28
Ethylene 1,35 0,40
Fluorine 1,83 0,18
Helium 0,18 1,25
Hydrogen 0,10 3,41
Hydrogen Bromide 3,92 0,08
Hydrogen Chloride 1,76 0,19
Hydrogen Fluoride 0,92
Hydrogen Iodide 6,12 0,06
Hydrogen Sulfide 1,66 0,25
Methane 0,77 0,59
Methyl Chloride 2,45 0,24
Methyl Ether 2,26
Methyl Fluoride 1,66
Neon 0,97
Nitric Oxide 1,34 0,23
Nitrogen 1,26 0,24
Nitrous Oxide 2,12 0,21
Oxygen 1,43 0,22
Phosphine 1,64
Propane 2,17
Silicone Tetrafl uoride 5,04
Sulfur Dioxide 2,86 0,15
Water Vapor 0,64 0,48
Xenon 6,29
Température
  • K (Kelvin) = 273 + °C (Celsius)
Pression – unité SI : Pa (Pascal) = N/m²
  • 1 bar =  100.000 Pa
  • 1 bar = 1,019 kg/cm²
  • 1 bar = 0,9869 atm
  • 1 atm = 1,0133 bar
Énergie – unité SI: J (Joule)
  • 1 J = 0,2388 cal
  • 1 cal = 4,18 J
  • 1 KWh = 3600 KJ
Longueur – unité SI: m (mètre)
  • 1 m = 3,281 ft = 39,37 in
  • 1 foot (ft) = 30,48 cm = 12 in
  • 1 inch (in) = 2,54 cm
Surface – unité SI: m²
  • cm²= 0,1550 sqin
  • sqin = 6,452 cm²
  • sqfoot = 929 cm² = 144 sqin
Charge surfacique
  • 1 W/cm² = 6,452 W/sqin
  • 1 W/sqin  = 0,155 W/cm²
Volume – unité SI: m³
  • 1 dm³ = 1 litre = 0,0353 cuft
  • 1 cuin = 16,387 cm³
Masse – unité SI : kg
Débit m³/s
  • Aéraulique : 1 CFM (cubic feet per minute) = 1,699 m³/h
  • Eau : 1 GPM (gallon per minute) = 227,712 l/h
Chaleur spécifique – unité SI : J/kg
  • 1 cal/gr = 4184 J/kg
Puissance – unité SI: W (Watt)
  • 1 VA (volt.ampère) = 1 W
  • 1 cal/s = 4,1874 W

Conception optimisée des produits

  • Puissance thermique: Pth = Qm x Cp x ∆T
  • Puissance requise: Pu = (Pth + perte de châleur) x 1.1
  • Puissance installée: Pi = Pu x (1 + tolérance)²
  1. Densité sur le tube

P = Puissance en W
S = Surface en cm²
CS = charge surfacique en W/cm²

  1. Température du tube T°C

ΔT = T°C delta de température entre le tube et le milieu en °C
CS = charge surfacique W/cm²
h = coefficient d’échange thermique en kcal/h*m²*°C

  1. T°C delta de température entre le tube et le fil

ΔT = T°C delta de température entre le fil et le tube en °C
P = Puissance de D1 à D2 en kW
D1 et D2 diamètre internet externe
λ = coefficient de conduction en kcal/h*m*°C
L = longueur du cylindre en m

Les ingénieurs et experts de CETAL définissent la charge surfacique grâce à un logiciel d’échange de chaleur permettant de prendre en compte tous vos paramètres.

 

Le logiciel CETAL peut effectuer des calculs détaillés d’échange thermique, les données de sorties clefs sont :

  • Température du fil
  • Température du tube
  • Charge surfacique
  • Perte de pression
  • Coefficient d’échange thermique

 

Pour la conception basique, veuillez trouver ci-dessous quelques références triées par fluides.

Eau

  • Eau stagnante, charge maximum 8 – 12 W/cm², matériaux : cuivre, 321, 316L
  • Eau en circulation traitée, charge maximum 10 – 16 W/cm², matériaux : cuivre, 316L, incoloy 800, incoloy 825
  • Eau boriquée, charge maximum 8 W/cm², matériaux : 316L
  • Eau chaudière / surchauffée, charge maximum 8 – 16W/cm², matériaux : 316L, incoloy 800, incoloy 825
  • Eau chlorée, charge maximum 6 W/cm², matériaux : incoloy 825
  • Eau de mer, charge maximum 3,5 – 6 W/cm², matériaux : incoloy 825, inconel 600
  • Eau déminéralisée / désionisée / distillée / adoucie, charge maximum 4 – 6 W/cm², matériaux : 316L, incoloy 800, incoloy 825
  • Eau sanitaire, charge maximum 4 – 8 W/cm², matériaux : cuivre, 316L, incoloy 825
  • Soude caustique (2%, 10%, <30%, 70%), charge maximum 2,3 – 7 W/cm², matériaux : 316L, incoloy 825, inconel 600

Pétrole

  • Fuel de préchauffage, fuel diesel léger, Fuel diesel standard, charge maximum 1 – 2 W/cm², matériaux : 321, 316L
  • Fuel lourd, charge maximum 0,5 – 3,5 W/cm² selon le grade, matériaux : 316L
  • Gazole, kérozène, charge maximum 3 – 3,5 W/cm², matériaux : 316L
  • Huile de machine SAE 10, 30, 40 & 50, charge maximum 2 – 3,5 W/cm², matériaux : 316L
  • Huile minérale, charge maximum 0,5 – 3,5 W/cm² selon la température, matériaux : 321, 316L
  • Huile de lubrification, charge maximum 2,3 W/cm², matériaux : 321, 316L

Acides et fluides corrosifs

  • Acide acétique, charge maximum 6 W/cm², matériaux : 316L, incoloy 825
  • Acide borique, charge maximum 6 W/cm², matériaux : incoloy 825
  • Acide chlorhydrique, fluorhydrique, nitrique, sulfurique, charge maximum 1,5 W/cm², matériaux : revêtement téflon
  • Acide borique, charge maximum 6 W/cm², matériaux: incoloy 825
  • Bains alcalins, charge maximum 6 W/cm², matériaux: 321 (aucun composant corrosif), 316L
  • Bains de phosphatation, charge maximum 4 W/cm², matériaux : 316L, incoloy 825

Glycol

  • Ethylène glycol, Propylène glycol, 4 – 8 W/cm² selon la concentration, matériaux : 321, 316L

Autres

  • Asphalte, goudron et autres composants lourds ou hautement visqueux, charge maximum 0,5 – 1,5 W/cm², matériaux : 316L
  • Lait, charge maximum 0,3 W/cm², matériaux : 316L

Gaz

  • Air, charge maximum 0,1 – 8 W/cm² conformément à la température de peau, matériaux : 321
  • Air pulsé, charge maximum 0,1 – 8 W/cm² conformément à la température de peau, matériaux : 309
  • Gaz naturel, charge maximum 0,1 – 8 W/cm² conformément à la température de peau, matériaux : 321, 316L
  • Argon, Azote, charge conformément à la température de peau, matériaux : 321, 316L, incoloy 825, inconel 600
  • Propane, butane, charge conformément à la température de peau, matériaux : 321, 316L
  • Oxygène, hydrogène, charge conformément à la température de peau, matériaux : 316L

Solides

  • Oxychloration, charge maximum 3 W/cm², matériaux : incoloy 800, incoloy 825
  • Calcination, charge maximum 3 W/cm², matériaux : incoloy 800, incoloy 825
  • Régénérateur hydrocarbonate, charge maximum 2 W/cm², matériaux : incoloy 800, incoloy 825
Données d’entrée

  • ATEX ou non
  • Type de fluide
  • Pression (en bars)
  • T°C interne et externe
  • Débit (kg/h ou Nm3/h)
  • Environnement 
  • Voltage (V)
  • Normes
  Données de sortie

  • Puissance
  • Charge surfacique
  • Matériaux du tube et Ø
  • Type de produit et de technologie
  • Dimension (HL, CL, SOL)
  • Contrôle et sécurité
  • Choix des composants
  • Prix & délais liés

Solutions CETAL

Problèmes

Solutions

  • Perte d’isolement
  • Humidité
  • Courant de fuite
  • Process de fabrication
  • Matières premières
  • CETAL R&D
  • Coupures de puissance permanentes
  • Protection contre la surchauffe
  • Défaillance du process
  • Maîtrise du design de l’échange thermique
  • Surchauffe des non-chauffants
  • Destruction des matériaux de bouchage
  • Système chauffant hors service
  • Design adapté du non-chauffant
  • Corrosion du tube de peau 
  • Thermique ou chimique
  • Process de fabrication CETAL
  • Choix optimisé du tube de peau
  • Matières premières 
  • Destruction par fusion du fil chauffant
  • Maîtrise de la température du fil
  • Matières premières 
  • Point chaud (Hotspot) = système chauffant hors service
  • Processus de contrôle de fabrication détaillé
  • Humidité / corrosion au niveau du boîtier de connexion
  • Boîtier de connexion IP 66/67
  • Emballage CETAL

Questions fréquentes

  • CETAL conseille toujours ou exige, selon le cas, que le débit du produit à travers le réchauffeur soit contrôlé. Un débitmètre ou un contacteur de sécurité pour faible débit devrait être installé sur la canalisation en amont du réchauffeur.
  • L’armoire de puissance et de contrôle CETAL est conçue pour être connectée à ce contacteur de sécurité afin de couper la puissance, en cas de débit trop faible.
  • CETAL utilise toujours des caisses en bois renforcées pour le réchauffeur et l’armoire, emballés dans un sac scellé MIL133 avec du dessicant, pour l’emballage à l’exportation.
  • L’objectif est d’éviter que les pièces électriques ne soient exposées à la condensation pendant le transport et que le réchauffeur présente une faible valeur d’isolement après une longue période de stockage en contact d’un environnement humide.
  • Toutes les pièces de rechange sont emballées de la même manière, dans des étuis en bois séparés, emballées dans des sacs scellés, avec un nombre de sacs de séchage calculé par rapport au volume et au temps de stockage.
  • Les emballages bois doivent être stockés dans un entrepôt sec et ventilé et empilés.

Les actions de maintenance de base à prendre sont :

  • Vérifier chaque année la valeur ohmique des éléments chauffants entre les phases.
  • Vérifier la valeur d’isolation entre chaque phase et la terre, et entre les phases.
  • Vérifier la chute de pression à travers le réchauffeur au débit maximal et la température de sortie nominale. Une augmentation de la perte de charge est un signe de calfeutrage, de colmatage du fluide sur le faisceau d’éléments chauffants.
  • Fort d’une longue expérience avec de nombreux clients issus du marché de la pétrochimie (Oil & Gas), CETAL inclut toujours au moins une sonde de détection de surchauffe pour chaque étage de puissance. (La plupart du temps deux).
  • Les capteurs sont situés sur la partie supérieure du faisceau, sur la paroi de l’élément chauffant, à l’emplacement où la température est la plus élevée possible.
  • CETAL recommande l’utilisation d’un capteur duplex pour en avoir un en fonctionnement, un en réserve pour chaque capteur de sécurité.
  • Des transmetteurs avec protocole HART 4-20mA peuvent être ajoutés, sur demande, pour permettre la vérification et le réglage.
  • Pour éviter la coupure de puissance du réchauffeur en cas de réduction très rapide du débit, CETAL conseille de contrôler la puissance par un Thyristor, avec une réponse rapide au changement de signal. Cetal utilise également deux interrupteurs de détection de surchauffe avec alarme: le premier niveau coupe l’entrée du thyristor, le second coupe la puissance principale.
  • Pour les réchauffeurs de gaz dans un contexte Oil & Gas, CETAL recommande toujours un assemblage par soudure empêchant les gaz d’entrer dans le boîtier et de provoquer ainsi une explosion.
  • Un détecteur de gaz dans le boîtier de raccordement Ex n’est pas requis en raison de notre expérience dans la conception sécurisée.
  • CETAL, avec ses 50 ans d’expérience dans la conception d’éléments chauffants, sélectionne les matériaux du tube pour chaque type de fluide (gaz ou liquide), leur composition (acide, sulfurique, gras, brut, etc.), les conditions de process, le niveau de température.
  • Pour les éléments chauffants d’un diamètre 16mm (diamètre final), CETAL n’utilise qu’une épaisseur de tube de 1,1 mm pour augmenter la durée de vie (résistance à la corrosion) et améliorer la qualité du soudage.
  • Les tubes proviennent de pays européens ou des États-Unis, avec les certificats d’essai Mill. Les matériaux couramment utilisés sont de l’acier inoxydable austénitique de 304L à 310, Incoloy 800, 825, Inconel 600, 625.
  • CETAL fabrique 100% de ses éléments chauffants.
  • 100% des éléments chauffants sont contrôlés avant expédition (isolement, haute tension, résistance).
  • La première étape de fabrication consiste à vérifier, nettoyer et couper les tubes de peau à la longueur souhaitée.
  • Ensuite, les boudins (fils bobinés) sont fabriqués à partir de fil Ni-Cr 80/20 sur les bobineuses, permettant d’obtenir un pas régulier et une forme cylindrique homogène avec une tolérance très bien maîtrisée.
  • Une opération de dégraissage est nécessaire (continuité électrique) avant assemblage par soudure des fils avec les non chauffants sélectionnés selon l’intensité du courant.
  • Le centrage des fils à l’intérieur des tubes de peau se fait au niveau des remplisseuses qui permettront de remplir les éléments chauffants de magnésie, dans le but d’avoir une parfaite homogénéité tout le long de l’élément.
  • L’ensemble des éléments sont contrôlés avant d’être laminés (réduction du diamètre) permettant le compactage de la magnésie.
  • L’ensemble des éléments subissent ensuite un traitement thermique (sous atmosphère contrôlé ou recuit sombre) afin d’enlever l’ensemble des contraintes avant formage.
  • Les diamètres usuels sont : 6.5, 8.5, 10, 13.5, 16 mm.
  • Tous les tubes de peau (Matières premières) utilisés ont subi un traitement thermique pour supprimer les contraintes mécaniques.
  • Dans le process de fabrication, après remplissage des éléments (Magnésie) et réduction du diamètre du tube (compactage magnésie), 100% des éléments chauffants passent par un des fours de traitement thermique en intégralité afin de supprimer toutes les contraintes avant formage ce qui évite tout risque de corrosion sous tension.
  • CETAL a développé un logiciel interne de calcul thermique permettant de caractériser l’échange thermique de manière détaillée.
  • Il permet notamment de calculer la température maximale de peau et de fil dans les conditions les plus critiques (bas débit, zone chaude du réchauffeur).
  • Le logiciel calcule la surface chauffante nécessaire afin d’obtenir le meilleur échange (thermique et sécuritaire) entre les éléments chauffants et le fluide, ce qui permet de définir la charge surfacique (W/cm²) optimale en fonction de la puissance.
  • La définition de la charge surfacique de l’élément, du diamètre du tube de peau, de la température, permettent de définir le diamètre de fil (Ni-Cr 80-20) optimal pour la durée de vie.