Étude du fonctionnement de mobiles auto-aspirants dans les réacteurs agités gaz-liquide

Investigation of the operation of self inducing mobiles in stirred gas-liquid reactors

• Auteur / Autrice : Evanguelos Anastassiades
• Direction : Noël Midoux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences du génie chimique (Nancy)
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Paul Klein

Mots clés

Mots clés contrôlés

Turbines

Réacteurs chimiques

Transfert de masse

Interfaces gaz-liquide

Hydrodynamique

Mots clés libres

Réacteur agité

Gaz liquide

Hydrodynamique

Retenue gaz

Transfert masse

Consommation énergie

Modélisation

Turbine autoaspirante

Stirred tank reactor

Gas liquid

Hydrodynamics

Gas holdup

Mass transfer

Energy consumption

Modeling

Résumé

Le fonctionnement de contacteurs gaz-liquide alimentés en gaz par différentes turbines autoaspirantes associées à un arbre creux a été étudié. Une étude comparative a été menée sur l'hydrodynamique globale et locale du réacteur de 0,6 m de diamètre équipé des turbines suivantes: (1) turbine carénée radiale de D/T = 1/3 ; (2) turbine Rushton modifiée D/T = 0,25 ; D/T = 1/3 ; D/T = 0,4 ; (3) turbine à pales inclinées modifiée D/T = 0,35. Plusieurs techniques de mesure de l'hydrodynamique locale ont été testées dans l'optique d'une modélisation du réacteur en terme de modèle de zones interconnectées. L’étude de la turbine carénée a montré que le réacteur ne peut pas être décrit par un modèle de réacteur parfaitement agité du fait de la mauvaise circulation du liquide liée à la géométrie de la turbine. Ainsi, les caractéristiques du champ de vitesses des deux phases ont été déterminées et ont permis de délimiter les différentes zones du réacteur. L'étude concernant la turbine Rushton autoaspirante a permis de mettre en évidence les différents régimes de fonctionnement liés aux phénomènes de formation de différents types et structures de cavités derrière les pales du mobile ; les transitions de régime étant alors identifiées grâce au nombre de Froude modifié. En ce qui concerne l'hydrodynamique locale de ce mobile, la cartographie des vitesses des deux phases a montré que le caractère parfaitement agité correspondait à un volume du réacteur nettement plus important que dans le cas du mobile précédent. La géométrie de la turbine à pales inclinées défavorise l'entrainement du gaz par autoaspiration mais offre en revanche une bonne circulation du liquide à puissance consommée modérée. Ce mobile peut être de ce fait aussi attractif que les deux turbines précédentes