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Thèse soutenue

Étude de la circulation de particules entre deux compartiments fluidisés

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Auteur / Autrice : Didier Fox
Direction : Jean-François Large
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie chimique
Date : Soutenance en 1987
Etablissement(s) : Compiègne
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Résumé

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Certains procédés nécessitent la circulation de solides finement divisés entre des enceintes réactionnelles. Les dispositifs de transfert des particules utilisés dans ces procédés doivent assurer un strict contrôle du débit des solides et, en outre, une réelle souplesse de fonctionnement, en terme de ce débit. Les études hydrodynamiques effectuées sur de tels dispositifs (jambes inclinées, systèmes multi-caissons ou à jambe verticale) ont démontré l’existence d’un mécanisme moteur et d’un mécanisme résistant. Le premier est généralement dû à une aération différentielle. Le second peut avoir deux causes différentes : le flottement pariétal et la constriction de l’écoulement dans une zone de communication. Malgré le nombre de résultats obtenus, les phénomènes impliqués dans la régulation de la circulation des solides sont mal compris. L’objectif de ce travail est donc la compréhension de ces phénomènes. Les résultats, obtenus sur une maquette à deux compartiments, ont confirmé l’existence de deux forces résistantes mentionnées précédemment. Les phénomènes à l’origine de ces forces sont essentiellement dissipatifs (frottements particules/paroi et particule/particule). Dans les conditions de fonctionnement d’un procédé industriel, la force résistante horizontale de la zone de communication est négligeable. Par contre, la force résistante verticale (frottement pariétal) est importante et dépend du débit d’aération du caisson dans lequel elle s’exerce. Ce débit constitue la variable de pilotage de la circulation, dans la mesure où celle-ci est contrôlée en maintenant un certain degré de défluidisation dans le compartiment descendant. La défluidisation est donc le mécanisme essentiel d’ajustement de la force résistante verticale. Cette force dépend également du débit de solides puisque la circulation s’accompagne toujours d’un phénomène de court-circuit de gaz qui contribue à la défluidisation du caisson descendant et élargit la gamme de réglage du débit d’aération de ce caisson au-delà du minimum de fluidisation. La conduite de procédés à circulation de solides doit être effectuée à l’aide de la seule aération de compartiments tampons, en tenant compte du court-circuit de gaz.