Article de référence | Réf : BE8256 v1

Transfert de chaleur entre lit dense et tubes immergés horizontaux et verticaux
Lits fluidisés - Transferts de masse et de chaleur

Auteur(s) : Gérard ANTONINI

Date de publication : 10 oct. 2007

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  • Gérard ANTONINI : Professeur des universités - Université de technologie de Compiègne (UTC)

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INTRODUCTION

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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-be8256


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3. Transfert de chaleur entre lit dense et tubes immergés horizontaux et verticaux

En général, dans le cas du transfert de chaleur entre un lit et des tubes immergés dans le lit (transfert indirect), les coefficients d'échange sont meilleurs entre lit et tubes immergés qu'entre lit et paroi verticale du lit.

Le coefficient d'échange dépend, dans ce cas, de la géométrie et du positionnement des tubes dans le lit. De même que précédemment, une diminution de la granulométrie du solide et une augmentation de la pression du lit améliorent les coefficients d'échange.

Le coefficient de transfert moyen pour un faisceau de tubes est voisin de 70 à 80 % de celui calculé, dans les même conditions, pour un tube isolé.

Dans le cas d'un tube lisse horizontal, de diamètre D T, on pourra utiliser les corrélations de Vreedenberg  :

• pour  :

( 43 )

• pour , on utilisera :

( 44 )

On pourra également utiliser, pour des tubes lisses horizontaux, la corrélation de Grewal et Saxena  :

( 45 )

Une corrélation utilisable dans le cas d'un tube lisse, de diamètre D T, immergé verticalement dans un lit, est donnée par Gel'perin  :

( 46 )
...

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BIBLIOGRAPHIE

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  • (2) - MOLERUS (O.) -   *  -  Int. J. Heat Mass Transfer, 40, p. 4151 (1997).

  • (3) - SCHLÜNDER (E.U.) -   *  -  Chem. Engng. and Processing, 18, p. 97 (1984).

  • (4) - YATES (J.G.) -   *  -  Chem. Eng. Sc., 51, p. 167 (1996).

  • (5) - RANZ (W.E.), MARSHALL (W.R.) -   *  -  Phys. Fluids, 27, p. 141 (1952).

  • (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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