Influence de la distribution granulométrique sur l'hydrodynamique et le transfert thermique des lits fluidisés denses

Influence of the particle size distribution on the hydrodynamics and heat transfer in dense fluidized beds

• Auteur / Autrice : Salah Zerguerras
• Direction : Gilles Flamant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie chimique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Perpignan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de chaleur

Fluidisation

Hydrodynamique

Résumé

Ce travail rapporte les resultats d'une etude experimentale concernant l'influence de la repartition granulometrique d'une poudre sur la transition au minimum de fluidisation et sur le transfert de chaleur lit-paroi. On utilise pour cela des lots de sable de riviere de diametre moyen: 282,5 m-450 m-900 m-1425 m et 1800 m respectivement. Chacun des cinq diametres est represente par les quatre distributions suivantes: poudre unimodale de reference, melange binaire a 50% en masse, deux distributions granulometriques larges dont l'une est gaussienne et l'autre etalee (20 poudres au total). Les resultats experimentaux de l'etude hydrodynamique montrent que les melanges binaires et les distributions etalees fluidisent completement a des vitesses plus importantes que celles definissant le minimum de fluidisation des poudres calibrees de memes diametres moyens. L'influence de la distribution de taille des particules se manifeste aussi par l'installation d'une segregation dans le domaine de vitesse compris entre une vitesse faible correspondant a la fluidisation initiale du melange et une vitesse plus elevee correspondant a sa fluidisation complete. Quant aux distributions gaussiennes, elles transitent a l'etat de fluidisation complete en un seul temps, et pratiquement aux memes vitesses que les poudres unimodales de references respectives. Nous avons propose des correlations pour determiner les vitesses de fluidisation initiale et de fluidisation complete des melanges a caractere segregatif. Et malgre l'aspect experimental de ce travail, nous nous sommes attaches a interpreter le gain en puissance constate avec les melanges binaires, traduisant leur fluidisation a des vitesses inferieures aux vitesses minimales de fluidisation des grosses particules les constituants, en evoquant des considerations mecaniques relatives au phenomene des chocs fines-grosses particules. Quant aux resultats de l'etude thermique, ils sont en accord avec les previsions hydrodynamiques: les distributions gaussiennes ont presente pratiquement le meme comportement thermique que les poudres unimodales de diametre moyen egale, alors que les distributions segregatives (binaires et etalees) ont permis de mettre en evidence que le coefficient d'echange est etroitement lie a la distribution granulometrique dans l'intervalle de vitesse delimite par les vitesses de fluidisation initiale et complete. L'effet segregatif de la distribution granulometrique semble s'equilibrer avec l'effet de melange des bulles apres la transition a la fluidisation complete. Nous presentons des correlations pour determiner le coefficient d'echange maximum ainsi que la vitesse optimale correspondante. Nous avons aussi exprime le lien entre cette vitesse optimale et la vitesse au minimum de fluidisation sous forme de correlation. Nous proposons une methode originale pour etudier la dynamique du phenomene de segregation des melanges a partir de mesures thermiques en regime transitoire. Dans le cas de notre echangeur (inertie importante), cette methode n'a permis d'estimer qu'un ordre de grandeur du temps de segregation. Une amelioration des proprietes de l'echangeur s'avere necessaire pour valider cette technique