Modélisation et expérimentation des transferts de matière et de quantité de mouvement dans les réacteurs à lit fixe

• Auteur / Autrice : François Lesage
• Direction : Abderrazak Latifi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de masse

Hydrodynamique

Réacteurs à lit fixe

Résumé

La première partie de ce travail traite de la modélisation et de la simulation de l'hydrodynamique et du transfert de matière dans les réacteurs à lit fixe arrosés. Le milieu poreux a été considéré comme un continuum par prise de moyenne des équations de transport microscopiques. Différents modèles prenant en compte l'effet de paroi de notre système ont été proposés, résolus et confrontés à des résultats expérimentaux. Les résultats obtenus sont assez satisfaisants, et ont permis de choisir les modèles les plus appropriés. Des modèles plus complexes, établis grâce aux résultats expérimentaux, devraient permettre d'améliorer la qualité des simulations. Dans une seconde partie, l'étude locale de l'hydrodynamique a été menée, essentiellement à l'aide de microélectrodes insérées dans Un pore, qui permettent la mesure par voie électrochimique des gradients de vitesse. En écoulement de liquide seul, les limites des régimes d'écoulement ont été déterminées. On a pu confirmer le comportement turbulent à fort débit et caractériser l'écoulement du fluide au sein d'un pore, notamment à l'aide des auto- et intercorrélations des mesures. Enfin, nous avons utilisé un modèle de renouvellement de surface couplé à la méthode VITA (Variable Interval Time Averaging) pour calculer le gradient de vitesse moyen. En écoulement gaz-liquide, la technique électrochimique est moins intéressante. Nous avons par contre pu caractériser les écoulements pulsés là, l'aide de sondes de pression en paroi.

The first part of this work deals with modelling and simulating flow and mass tranfer in trickle-bed reactors. Using spatial averaging of microscopic conservation equations, the porous medium was considered homogeneous. We proposed different models taking into account the system's wall effect. They were solved and comparison with previous experimental results allowed us to choose the oest models. The development of more complex models using our experimental results should lead to more accurate simulations. In the second part, we used microelectrodes inserted in a pore to measure velocity gradient, thus giving information about local hydrodynamics. For single phase liquid flow, flow regime transitions could be determined. A turbulent behaviour at high flows rate was observed, and could be characterized using auto- and intercorrelation functions. A surface renewal model gave access to mean velocity gradients, with the renewal times being computed using VITA (Variable Interval Time Averaging). For gas-liquid flows, electrochemical probes do not give interesting results. Nonetheless, pulsed flows could be studied using wall pressure transducers.