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Gérard ANTONINI : Professeur des universités - Université de technologie de Compiègne (UTC)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans une première partie du document [BE 8 255], on a présenté les principales caractéristiques des solides divisés, leur classification, et les différents régimes de fluidisation gaz-solide accessibles. On a fourni un ensemble de données concernant les caractéristiques des lits fluidisés denses et circulants, et celles des dispositifs auxiliaires nécessaires au bon fonctionnement de ces technologies. Les performances des lits fluidisés en tant que mélangeurs gaz-solide et solide-solide ont également été abordées.
On a décrit ensuite les différentes applications possibles des lits fluidisés.
Des échanges de masse et de chaleur peuvent y être réalisés avec une grande efficacité, par contact direct entre le solide divisé, de grande surface spécifique, et le gaz de fluidisation, ou entre le lit et la paroi d'un échangeur immergé. La couche fluidisée constitue un volume ouvert, pratiquement isotherme, du fait de la forte capacité thermique des solides par rapport à celle des gaz, ainsi que de l'agitation particulaire et du brassage hydrodynamique permettant le renouvellement des surfaces de contact gaz-particule et lit-paroi.
Cette deuxième partie sera consacrée à la description des processus de transferts de masse et de chaleur en lit fluidisé. Les principales corrélations permettant d'estimer les coefficients de transfert gaz-particule, particule-lit et lit-paroi sont fournies. On applique ces données au calcul des transferts dans le cadre de nombreux dispositifs tels que des échangeurs ouverts mono ou multiétagés, des sécheurs ou des chaudières à lits fluidisés.
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5. Performances des échangeurs à lit fluidisé
5.1 Échange de chaleur en lit fluidisé ouvert à un étage
On a vu que, en réacteur fermé, le gaz de fluidisation quitte un lit fluidisé à la même température que celle des particules du lit. Mais, du fait du brassage interne, on peut considérer que le produit h p · a s est très grand, et on a :
Considérons maintenant un échangeur thermique constitué d'un lit fluidisé ouvert (figure 7), dans lequel un débit massique de solide divisé entre à la température T pe et est chauffé à une température de sortie T ps, par un gaz chaud, disponible à la température d'entrée T ge > T pe et circulant à un débit massique à contre-courant du solide divisé.
Chaque particule entrante subit, dans le lit à la température uniforme , un échauffement que l'on peut décrire, dans le cas de nombres de Biot faibles , par l'équation :
L'évolution de sa température, au cours du temps, sera donnée par :
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BIBLIOGRAPHIE
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