Contribution à l'étude de l'écoulement de grosses particules à forte concentration en solide en milieu non-newtonien

par Peter Gaskell Fairhurst

Thèse de doctorat en Sciences biologiques fondamentales et appliquées

Sous la direction de Jean-Pierre Pain.

Soutenue en 1998

à Compiègne .


  • Résumé

    Les procédés aseptiques sont appliqués avec réussite aux liquides et produisent des aliments stériles et de bonne qualité. Il reste cependant plusieurs problèmes pour l'application de cette même technologie aux produits biphasiques. En général, les écoulements solide-liquide sont constitues de particules de masse volumique proche de celle du fluide porteur, et d'un diamètre de l'ordre d'un centimètre dans un fluide non-newtonien. Cependant, un manque de connaissances sur ces écoulements pousse souvent les auteurs à formuler une hypothèse trop sévère. Le produit est donc stérile mais d'une qualité médiocre. La recherche sur des technologies alternatives qui donneraient un produit stérile de bonne qualité est encouragée par les industries alimentaires. Dans ce travail, nous avons mené une étude expérimentale sur l'écoulement des mélanges solide - liquide contenant de grosses particules à forte teneur en solide, dans des conduites verticales et horizontales. En utilisant des capteurs à effet hall, et une méthode visuelle, nous avons mesuré les distributions de temps de passage (dtp) des particules. Les conditions expérimentales utilisées étaient : particules de deux tailles (d* = 0. 1 & 0. 2), mélanges de concentration en solide entre 20% et 50% v/v, et de vitesse moyenne entre 70 et 230 mm/s, et fluides porteurs de trois viscosités (30 - 400 mpa s). Les trajectoires individuelles des particules ont été mesurées à l'aide d'un appareil photo positronique. Enfin, les comportements des particules alimentaires modelées et réelles ont été comparés pour un pilote de chauffage ohmique. Les résultats montrent que la dtp peut avoir différentes formes selon le type d'écoulement dans la conduite. Quatre formes de dtp ont été identifiées. Nous avons étudié le temps de passage minimum et maximum, et trouve qu'en général la concentration en solide influençait d'une manière prépondérante ces paramètres, par rapport aux autres variables expérimentales. Nous avons conçu un modèle mathématique d'écoulement. Ce modèle prédit précisément le temps de passage minimal et la forme de la dtp pour toutes les concentrations en solide utilisées. Les données de ce travail seront très utiles dans l'industrie alimentaire, pour l'optimisation et la conception d'installations.

  • Titre traduit

    Contribution to the study of the flow behaviour of large nearly neutrally booyant spheres in non-newtonian media


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Informations

  • Détails : 386 p.
  • Annexes : 171 ref.

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  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
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