Modélisation des systèmes à écoulement gaz-solide : application aux cas des réacteurs à lit fluidisé circulant

par Shadi Saberi

Thèse de doctorat en Génie des procédés industriels

Sous la direction de Khalil Shakourzadeh Bolouri.

Soutenue en 1996

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) .

mots clés

• Lits fluidisés circulants (LFC)
• Réacteurs à lit fluidisé
• Réacteurs chimiques
• Interfaces gaz-solide
• Turbulence
• Frottement
• Fluides, Dynamique des
• Fibres optiques
• Simulation par ordinateur
• Modèles mathématiques

Résumé

Ce travail a été consacré au développement d'un modèle théorique dans le but de décrire le comportement des écoulements gaz-solide concentrés dans les lits fluidisés circulants (LFC), en mettant l'accent sur le comportement des clusters ou des ensembles de particules. Cette modélisation a été effectuée en utilisant l'approche eulérienne pour les deux phases gazeuse et solide. Un modèle de fermeture pour la phase solide a été proposé en définissant une énergie cinétique liée aux fluctuations macroscopiques. L'équation de transport de cette énergie, comprend une viscosité apparente pour la phase solide, différente de la viscosité produite due aux collisions. En vue de déterminer cette viscosité, un modèle empirique, basé sur le concept de longueur de mélange de la phase solide a été utilisée. La longueur de mélange a été estimée par la mesure des cofluctuations de vitesses axiales et des profils de vitesses moyennes axiales dans la zone établie d'une maquette LFC. Le modèle a été évalué en effectuant quelques exemples d'applications numériques sur des géométries bidimensionnelles, correspondants à différentes zones et échelles d'écoulement dans les systèmes LFC. Il a permis de décrire quelques aspects caractéristiques du comportement de la phase solide. Un degré significatif de ségrégation entre les phases a été observé, avec des concentrations plus importantes au niveau des parois. Le modèle doit être complété par des fermetures pour les corrélations entre les vitesses de gaz et de solide, l'anisotropie des fluctuations de vitesse, et les variations de la longueur de mélange de la phase solide.

Titre traduit

Modeling of gas-solid flow systems : application to the case of circulating fluidized bed reactors

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