Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
-
Gérard ANTONINI : Professeur des universités - Université de technologie de Compiègne (UTC)
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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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Transfert de chaleur entre un lit dense et une paroi
En anglais
1. Processus de transferts thermiques dans les lits fluidisés
1.1 Données de base sur les mécanismes de transfert thermique en milieu granulaire
Le transfert thermique en milieu gaz-solide dépend, en premier lieu, des propriétés thermophysiques du solide divisé, mais aussi de celles du gaz interstitiel.
-
Celles-ci, à savoir, la masse volumique ρ g du gaz, sa capacité thermique massique C P g, sa conductivité thermique λ g, ainsi que de sa viscosité dynamique µ g, sont, en effet, fortement dépendantes de la température.
La capacité thermique massique, la conductivité thermique et la viscosité dynamique des gaz dépendent de leur composition et sont des fonctions croissantes de la température. À l'inverse, la masse volumique des gaz décroît avec la température.
Dans la pratique, le gaz de fluidisation est très souvent de l'air, ou bien, par exemple, des fumées de combustion diluées que l'on peut assimiler à de l'air, du point de vue de leurs propriétés thermophysiques, et ce, à 10 % près.
La masse volumique ρ air de l'air pourra se calculer (en kg/m3), dans l'approximation des gaz parfaits, par :
![]()
( 1 )
avec :
- P :
- pression de l'air (Pa),
- T :
- température de l'air (K).
La capacité thermique massique de l'air (en J/kg · K) peut s'exprimer par :
avec :
- T :
- température de l'air (K).
On pourra également utiliser la relation suivante, valable dans une large plage de température (20 à 1 500 ˚C) :
La conductivité thermique de l'air peut se calculer (en W/m · K) par :
La viscosité dynamique de l'air, soit µ air (kg · m−1 · s−1 ou Pa · s), est indépendante de la pression et croît avec la température T (K). On pourra prendre :
![]()
...
( 1 )
...
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Processus de transferts thermiques dans les lits fluidisés
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GONZO (E.E.) - * - Chem. Eng. J., 90, p. 299 (2002).
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(2) - MOLERUS (O.) - * - Int. J. Heat Mass Transfer, 40, p. 4151 (1997).
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(3) - SCHLÜNDER (E.U.) - * - Chem. Engng. and Processing, 18, p. 97 (1984).
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(4) - YATES (J.G.) - * - Chem. Eng. Sc., 51, p. 167 (1996).
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(5) - RANZ (W.E.), MARSHALL (W.R.) - * - Phys. Fluids, 27, p. 141 (1952).
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(6) - COLLIER (A.P.), HAYHURST (A.N.), RICHARDSON (J.L.), SCOTT (S.A.) - * - Chem. Eng. Sci., 59, p. 4613 (2004).
-
(7) - PRINS (W.) - * - Ph.D Thesis, Twente University,...
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