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Auteur(s)
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Khalil SHAKOURZADEH : Docteur d’État ès sciences physiques - Enseignant-chercheur au département de génie des procédés industriels de l’Université de technologie de Compiègne
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Lire l’articleINTRODUCTION
La fluidisation consiste à faire passer une phase fluide (très souvent un gaz) à travers un lit de particules, supportées par une grille, pour les mettre en suspension. Le terme fluidisation vient du fait que la suspension gaz/solide est amenée dans un état semblable à celui des fluides. Par exemple, si l’on inclinait le lit fluidisé, la surface de la suspension reste horizontale et ne suivrait pas le mouvement du récipient. On peut aussi plonger un objet dans le lit fluide sans une résistance particulière de la suspension, comme ce serait le cas pour un fluide. Cet état est dû au fait que les forces de frottement particule/particule sont généralement négligeables (exception faite des poudres cohésives) bien que les particules soient relativement libres de leurs mouvements.
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Transfert de chaleur en milieux fluidisés4. Fluidisation turbulente, lits transportés, lits circulants
Si l’on augmente la vitesse de fluidisation au-delà des valeurs habituelles de fluidisation bouillonnante, il arrive un moment où les bulles perdent leur forme régulière et forment des jets verticaux plus ou moins grands dans le lit fluidisé. Cette turbulence dans le lit fluidisé est telle que non seulement la formation et la coalescence des bulles deviennent aléatoires, mais aussi qu’il devient difficile de distinguer la surface du lit. Dans ces conditions, les concepts et les théories développés sur les lits fluidisés bouillonnants ne sont plus valables et ne peuvent correctement décrire le comportement du lit, en particulier pour les transferts de matière bulle/suspension.
Beaucoup de travaux de recherche ont été consacrés à la définition de la vitesse limite de la fluidisation bouillonnante que l’on appelle vitesse de transition. Toutefois, aucune théorie particulière ne se dégage de ces travaux. En réalité, la transition de la fluidisation bouillonnante à la fluidisation turbulente est progressive et ne peut être identifiée comme telle.
En augmentant la vitesse de fluidisation et en s’approchant de la vitesse terminale de chute libre des particules U t, les particules quittent de plus en plus le lit fluide et la zone de désengagement au-dessus de la surface du lit devient peu à peu chargée, si bien qu’il devient difficile de distinguer le corps du lit de la partie supérieure. Ce régime est appelé fluidisation rapide, en raison de fort débit de solides qu’il faut obligatoirement récupérer et réintroduire dans lit. C’est pourquoi les lits sont souvent appelés lits circulants, dans ce régime pour lequel la partie inférieure du lit est plus chargée que la partie supérieure.
En augmentant encore la vitesse de fluidisation, la différence de concentration entre la partie supérieure et la partie inférieure disparaît, alors que la concentration en solide décroît au fur et à mesure que la vitesse augmente. Ce régime, correspondant au procédé de craquage catalytique du pétrole, est celui des lits transportés. Ce type de lit est souvent appelé élévateur, ou par son équivalent en anglais Riser.
En utilisant la vitesse de glissement U r (la différence entre la vitesse réelle du fluide U/ε et la vitesse moyenne des particules U s), certains chercheurs ont développé un diagramme où l’on...
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BIBLIOGRAPHIE
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