Transfert de chaleur dans un réacteur à lit fixe à cocourant ascendant de gaz et de liquide

Heat transfer in cocurrent upflow fixed bed reactors

• Auteur / Autrice : Stephan Gutsche
• Direction : Gabriel Wild
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 1990
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences du génie chimique (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Noël Midoux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Noël Midoux, Jean-Paul Euzen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de chaleur

Réacteurs à lit fixe

Résumé

Pour décrire le transfert de chaleur à l'intérieur d'un lit fixe traversé par un fluide, nous avons utilisé le modèle pseudohomogène à écoulement piston. Les paramètres du modèle sont: la conductivité thermique radiale effective qui décrit le transfert de chaleur au sein du lit et le coefficient de transfert de chaleur à la paroi qui décrit le transfert de chaleur entre la paroi du réacteur et le lit. Nous avons déterminé expérimentalement la conductivité thermique effective, la rétention de liquide et le coefficient de transfert de chaleur à la paroi à l'interieur d'un lit fixe traversé en cocourant ascendant par de l'eau et de l'azote. Dans le cas d'un écoulement monophasique de liquide, nous avons montré qu'expérimentalement que le profil de vitesse peut dévier considérablement de l'écoulement piston si les gradients radiaux de température sont élevés et si la dispersion radiale est faible. L’utilisation du modèle avec écoulement piston conduit dans ce cas à une dépendance apparente des paramètres de transfert de chaleur de la longueur du lit et de la puissance de chauffe appliquée. Un modèle simple à deux zones avec une vitesse plus importante à la paroi et une vitesse plus faible au sein du lit permet alors une meilleure représentation de nos profils de température expérimentaux. Nous avons comparé nos valeurs de la conductivité thermique effective avec celles prévues par les corrélations de la littérature. Le modèle de Schlunder décrit de façon satisfaisante nos résultats à condition que la vitesse réelle du liquide au sein du lit soit connue. L’échange radial plus élevé en écoulement biphasique gaz-liquide évite l'apparition d'un écoulement préférentiel à la paroi. Le modèle pseudohomogène à écoulement piston représente correctement les profils de température expérimentaux. Nous avons observé une forte influence du régime d'écoulement sur la conductivité thermique effective