Bibliographie & annexes
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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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Transferts couplés de masse et de chaleur en lit fluidisé ouvert
En anglais
6. Transfert de matière entre une particule et un lit dense
Le transfert thermique entre une particule réactive, immergée dans un lit dense et chaud, et le milieu extérieur, constitué d'une dispersion gaz-solides inertes, contrôle son échauffement, son séchage, sa dévolatilisation, jusqu'à son éventuelle inflammation. Après quoi, la particule réactive ayant une température supérieure à celle du lit, un transfert thermique s'établit de la particule vers le lit.
Ces échanges thermiques sont en général associés à un transfert de masse, par exemple, de l'oxygène gazeux du lit vers la particule réactive, ou des produits gazeux de la combustion de la particule vers le lit.
Le flux matière (en kg/s ou en mol/s) entre une surface S, où la concentration d'espèce est C s, et l'extérieur, de concentration d'espèce C ∞, peut être écrit sous la forme :
avec :
- k :
- coefficient de transfert de masse (m/s).
Dans le cas d'un transfert de matière au niveau d'une particule de diamètre d p, on introduit, en général, une forme adimensionnelle du coefficient de transfert de matière, sous la forme :
( 82 )
avec :
- Sh :
- nombre de Sherwood,
- Dm :
- coefficient de diffusion moléculaire de l'espèce (m2/s).
Le transfert de matière entre une particule isolée et un gaz en mouvement relatif est donné par la transposition de la corrélation de Ranz et Marshall, établie en transfert thermique :
( 83 )
( 84 )
...
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Transfert de matière entre une particule et un lit dense
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GONZO (E.E.) - * - Chem. Eng. J., 90, p. 299 (2002).
-
(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).
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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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