Hydrodynamique des colonnes à bulles fonctionnant à co-courant de gaz et de liquide : Effet hydrodynamique généré par la présence d'un garnissage spécifique

Hydrodynamic of bubble columns operating with co-current up-flow of gas and liquid / Effect generated by the presence of a specific packing

• Auteur / Autrice : Salima Moustiri
• Direction : Michel Roustan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bulles

Hydrodynamique

Mots clés libres

Colonnes à bulles

Garnissage

Résumé

L'étude réalisée met en évidence l'effet d'un garnissage spécifique en inox sur l'hydrodynamique des colonnes à bulle fonctionnant à co-courant ascendant de gaz et de liquide. Dans une première partie, les paramètres - clés de l'hydrodynamique, à savoir la rétention de gaz, le régime d'écoulement, le diamètre des bulles, la vitesse de glissement du gaz et le coefficient de dispersion axiale du liquide, ont été déterminés en absence du garnissage, et ce pour deux diamètres de colonnes différents (15 et 20 cm) et deux types de distributeur de gaz (membrane et plaque percée). Une approche adimensionnelle permettant de décrire le mélange axial de la phase liquide a été établie. L'application de cette approche sur des données de la littérature donne des résultats satisfaisants. Dans la deuxième partie, les mesures ont été réalisées sur les mêmes colonnes à bulles en présence du garnissage. Les résultats obtenus ont montré que ce type de garnissage affecte la distribution radiale de la rétention de gaz et la taille de bulles, donc le régime d'écoulement. Le diamètre de Sauter obtenu, notamment avec la plaque percée, a considérablement diminué en présence du garnissage. Etant fortement conditionnées par le comportement hydrodynamique de la phase gaz, les valeurs du mélange axial de la phase liquide ont diminué en présence du garnissage. L'introduction du garnissage spécifique en inox modifie l'hydrodynamique des colonnes à bulles en homogénéisant les populations de bulles orientant ainsi le mélange de la phase liquide vers un écoulement de type piston.

The purpose of this work is to study the effect of a specific stainless steel packing on the hydrodynamic of bubble columns operating with co-current up-flow of gas and liquid. In a first part, the hydrodynamic parameters, as gas hold-up, flow regime, bubble diameter, slip velocity and the liquid axial mixing coefficient, have been determined without the packing, and this for two different columns diameters (15 and 20 cm) and two types of gas sparger (membrane and perforate plate). A dimensionless approach has been established to describe liquid axial mixing. It's application on literature data gave satisfactory result. In the second part, the experimental measurements have been done on the same bubble columns with the packing. The obtained results show that this type of packing has a considerable effect on the hydrodynamic, it affects radial gas hold-up and bubbles size distribution, so flow regime. Liquid axial mixing has also been greatly affected by the presence of this packing, tending toward the plug flow.