Agitation de fluides fortement visqueux newtonien ou non par des agitateurs de proximité, type ancre et rubans hélicoïdaux

par Guillaume Delaplace

Thèse de doctorat en Mécanique énergétique

Sous la direction de Michel Lebouché.

Soutenue en 1998

à Nancy 1 .


  • Résumé

    L’objectif de la thèse a été de développer les connaissances concernant le mélange de fluides visqueux, de comportement Newtonien ou non, en cuves mécaniquement agitées. L’approche expérimentale a consisté à étudier les performances de deux agitateurs de proximité particuliers (ancre et ruban hélicoïdal). Les puissances mesurées sur l'installation pilote lors du mélange de fluides modèles ont permis de caractériser la demande énergétique de ces deux systèmes et de se positionner précisément sur la possible extension aux fluides à seuil et rhéoépaississants des méthodes traditionnellement utilisées avec des fluides pseudoplastiques pour prévoir la consommation de puissance des mélangeurs. Un code de calcul numérique fluent base sur une méthode aux volumes finis a été utilisé pour simuler l'écoulement tridimensionnel de fluides visqueux agites par notre ancre. La comparaison des mesures globales de puissance ainsi simulées avec celles obtenues expérimentalement (fluides Newtoniens, pseudoplastiques et a seuil d'écoulement) s'est révélée tout à fait correcte. Néanmoins l'étude hydrodynamique qui a suivi avec un fluide Newtonien (vélocimétrie laser) a permis de constater qu'il subsistait quelques imprécisions quant à la valeur des composantes locales de vitesses. L’aptitude au mélange de notre agitateur hélicoïdal a été caractérisée par des mesures de temps de mélange et de circulation avec des fluides newtoniens réalisées par trois techniques de traçage (méthodes conductimétrique et thermique, suivi de particules). L’ensemble des régimes d'écoulement a été abordé. La bonne concordance des résultats a autorisé la modélisation des courbes réponses des différents capteurs. Un modèle relativement simple a deux paramètres, de type fonction de transfert a été retenu. L’évolution de ces paramètres a pu être corrélée aux conditions opératoires. Les corrélations proposées permettent de prédire les temps de circulation (et donc de mélange) de notre système connaissant uniquement la vitesse de rotation et la viscosité Newtonienne du fluide traité.

  • Titre traduit

    Mixing of highly viscous Newtonian and non-Newtonian fluids with close clearance impellers


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Informations

  • Détails : 1 vol. (148 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 174 références

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  • Bibliothèque : Université de Lorraine (Villers-lès-Nancy, Meurthe-et-Moselle). Direction de la Documentation et de l'Edition - BU Sciences et Techniques.
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