Characterization and Modelling of Packed-stuffing Boxes

Résumé

Le souci global des changements climatiques et environnementaux et de la réduction des gaz à effet de serre a mené à l’implémentation des réglementations strictes concernant les émissions fugitives. Le secteur industriel contribue massivement à la production des émissions fugitives. Selon l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA), 60 % de ces émissions proviennent des valves. Ainsi, certaines organisations comme l’ISO et l’API ont commencé au début des années ‘90 le développement d’un code de standards pour qualifier l’étanchéité des valves. Cependant, il manque toujours une procédure de conception standardisée pour les valves avec presse-étoupe et pour la sélection de matériels appropriés à l’amélioration de l’étanchéité. L’objectif principal de cette thèse est d’introduire une procédure permettant la caractérisation d’étanchéité et de développer une procédure de conception standard pour les valves avec presse-étoupe. Pour réaliser ces objectifs, une série de modèles théoriques, appuyée par des études expérimentales, ont été élaborées pour caractériser l’étanchéité et les interactions entre les différents composants d’un presse-étoupe. Ces études expérimentales ont été effectuées sur un banc d’essai équipé avec des instruments de mesures standards et de haute précision pour faire des simulations pratiques d’applications réelles et pour rapporter les données concernant l’étanchéité des divers systèmes qui ont été utilisés. Des bagues de garnitures en graphite souple (qui ont servi de scellant), différents niveaux de compression et trois fluides (hélium, azote et argon) ont été appliqués dans le plan de contrôle. Le modèle théorique utilisé pour l’intégrité mécanique est une combinaison de deux théories ; le théorème cylindres épais de Lamé et la théorie de poutres sur fondations à gradient. En outre, trois approches différentes (la loi de Darcy modifiée, les cylindres concentriques et la pression capillaire) ont été utilisées pour caractériser l’étanchéité des bagues de garniture. Les résultats, considérant l’accord significatif entre les théories et les mesures d’essaies, ont établi la fiabilité des procédures proposées pour la caractérisation de l’intégrité mécanique et de l’étanchéité des valves avec presse-étoupes. Également, les résultats témoignent aussi qu’un angle ouvert et conique au mur intérieur du boîtier permet d’améliorer l’étanchéité d’un presse-étoupe.

Date	17 févr. 2017
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Hakim A. Bouzid (Directeur(-trice))