Analyses locales des structures d'écoulements gaz-particules dans un lit fluidisé circulant

par Thibaud Van Den Moortel

Thèse de doctorat en Sciences

Sous la direction de Jacques Pantaloni.

Soutenue en 1998

à Aix-Marseille 1 .


  • Résumé

    Ce travail porte sur l'analyse experimentale du comportement de la phase solide dans un pilote froid d'un lit fluidise circulant par tomographie laser et velocimetrie granulometrie laser doppler. L'objectif principal est l'analyse de l'evolution des parametres decrivant l'hydrodynamique de la phase solide a differentes echelles spatiales et temporelles. Dans la premiere partie de cette etude, une revue bibliographique sur la structure de l'ecoulement gaz-particules est presentee, axee principalement sur les amas de particules. Dans la seconde partie, le dispositif experimental ainsi que les differentes techniques de mesures utilisees sont presentes en detail. La troisieme partie concerne l'analyse du mouvement moyen et fluctuant de la phase solide dans la zone diluee du reacteur. Des modifications sensibles de la forme des profils de vitesses axiales sont observes pour une certaine gamme de vitesses du gaz. Des evolutions progressives de la forme de ces profils (concave vers parabolique) sont obtenus traduisant une modification de la structure de l'ecoulement a la transition vers le regime turbulent. Dans une derniere partie, l'analyse des structures d'ecoulement gaz-particules est effectuee. Des amas de particules et des poches de gaz de dimensions finies et de formes ovoidales sont visualisees. La propagation des poches de gaz dans le reacteur est fortement correlee aux mecanismes de formation d'amas. D'importantes modifications de la structure de l'ecoulement avec la taille des particules en presence sont observees et quantifiees. Les longueurs moyennes axiales des amas sont estimees dans toute la zone diluee, pour differents regimes d'ecoulement et differentes distributions granulometriques, mettant en evidence la dependance de la taille de ces structures avec les caracteristiques locales du champ de vitesse. La modification de la structure de l'ecoulement avec la taille des solides semble etre due aux intensites de fluctuation de vitesses qui sont elles memes fortement correlees a la propagation de poches de gaz dans le reacteur. Pour un regime d'ecoulement donne, la taille et la vitesse de propagation des poches de gaz augmentent avec la taille des solides constituant le lit. Ainsi, les fluctuations locales de vitesses augmentent, entrainant la formation d'amas de tailles plus elevees.


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