Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
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Khashayar SALEH : Professeur des universités - Département de génie des procédés industriels de l'Université de technologie de Compiègne
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Pierre GUIGON : Professeur des universités - Département de génie des procédés industriels de l'Université de technologie de Compiègne
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le stockage des solides divisés est une opération courante dans de nombreuses industries. Il est en effet difficile de trouver un produit, granulaire ou pulvérulent, qui n'ait pas séjourné à un moment ou un autre de son élaboration dans un silo ou dans une trémie de stockage. Le dimensionnement rationnel des silos pour obtenir une vidange fiable fut développé et publié dans les années soixante. Depuis, le sujet a fait l'objet d'un intérêt constant et d'importants progrès technologiques ont vu le jour. Malgré cela, pour beaucoup, un silo reste encore considéré comme un banal container qui ne nécessite pas de précautions particulières de dimensionnement. Il en résulte un certain nombre de problèmes lors du stockage et/ou de la vidange des silos industriels. Il n'est pas rare de nos jours d'avoir recours à un marteau pour faire sortir le solide stocké ! De même, il n'est pas moins rare de subir des problèmes d'écoulement ou, plus précisément, de « colmatage » dans les silos, nécessitant des interventions du personnel pour vidanger des tonnes de produits mottés à la pelle ! Ces interventions, à caractère curatif, peuvent, d'une part, abîmer de manière irrémédiable les installations et, d'autre part, créer des rugosités en déformant les installations qui sont autant de nouveaux points d'accroches pour de futurs colmatages. Par ailleurs, une part prépondérante des accidents de personnel a lieu lors des interventions dans des silos colmatés. L'impact économique de ces interventions est également considérable car elles génèrent des arrêts intempestifs de la production et nécessitent un recyclage, voire le rejet du produit motté. À cela, il faut ajouter des accidents beaucoup plus drastiques comme par exemple des incendies et des explosions de silos.
Dans les précédents dossiers [J 2 251] et [J 2 252], nous avons présenté les notions de base associées à la rhéologie des poudres.
L'objectif de ce dossier est d'initier l'ingénieur de procédé aux principes physiques régissant l'écoulement des poudres dans les silos, d'exposer les problématiques posées lors de l'écoulement, ainsi que les outils existants, tant calculatoires que technologiques, permettant d'en éviter ou d'en résoudre un certain nombre.
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Présentation
Principes physiques associés à l'écoulement
En anglais
1. Généralité sur l'écoulement des silos
Sur un plan technologique, un silo est un appareil des plus simples que l'on puisse imaginer pour stocker les produits en vrac. Il s'agit d'un réservoir souvent cylindrique, monté sur une partie de section réduite en forme d'un segment conique ou pyramidal inversé (figure 1). À la base de cette section, appelée trémie de vidange ou trémie se trouve une ouverture permettant l'extraction du produit. La taille des silos industriels est très diverse. Leur diamètre peut varier entre un mètre et plusieurs dizaines de mètres et le rapport hauteur/diamètre entre 1 et 10 (voire plus).
Notons dès à présent que pour un produit donné, ce sont les caractéristiques géométriques de la trémie qui gouvernent l'écoulement de celui-ci au sein du silo. Les dimensions de la partie cylindrique supérieure n'ont qu'un effet secondaire sur l'écoulement mais détermine la capacité de stockage du silo et donc la résistance mécanique de la structure et de ses fondations. Ainsi, le dimensionnement d'un silo en vue de l'écoulement régulier du produit ensilé se ramène, le plus souvent, à déterminer l'angle d'inclinaison de la trémie et le diamètre de l'orifice de sortie.
Les premiers travaux sur l'ensilage des matériaux granulaires ont été menés à la fin du XIXe siècle où d'importantes quantités de céréales importées vers l'Europe et les États-Unis devaient être stockées. C'est ainsi que les premiers grands silos virent le jour aux États-Unis, tout d'abord pour stocker des céréales puis du ciment et de la farine. Les principales préoccupations à cette époque relevaient plutôt du génie civil ou du génie mécanique pour éviter que les silos s'effondrent. Dès lors, il était nécessaire de connaître les champs de contraintes verticales et latérales le long du silo. Les premiers travaux significatifs dans le domaine furent ceux de Roberts ...
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Généralité sur l'écoulement des silos
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ROBERTS (I.) - On the pressure of wheat stored in elongated cells or bins. - Engineering, 34, p. 399 (1882).
-
(2) - ROBERTS (I.) - Determination of vertical and lateral pressures of granular substances. - Proceed. Royal. Soc. of London, 36, p. 225-240 (1884).
-
(3) - JANSSEN (H.A.) - Versuche über getreidedruck in silozellzn. - Ztg. Ver. Dt. Ing., 39, p. 1045-1049 (1895).
-
(4) - DEMING (W.E.), MEHRING (A.L.) - The gravitational flow of fertilizers and other comminuted solids. - Industrial and Engng. Chemistry, 21, p. 661-665 (1929).
-
(5) - BINGHAM (E.C.), WIKOFF (R.W.) - The flow of dry sand through capillary tubes. - Journal of Rheology, vol. 2, no 4, p. 395-400 (1931).
-
(6) - WOLF (E.F.), VON HOHENLEITEN (H.L.) - Experimental study of the flow of coal in chutes at riverside generating station. - ...
ANNEXES
http://www.schwedes-and-schulze.com
http://www.aria-constructeur.com
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Science et Technologie des Poudres Type : colloque Périodicité : trois ans Prochaine occurrence : 2012, Toulouse
Congrès de la Société Française du Génie des Procédés (SFGP)Type : congrès Périodicité : tous...
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