Exemples de calculs pour des systèmes d’agitation
Agitation. Mélange - Concepts théoriques de base
J3800 v1 Archive

Exemples de calculs pour des systèmes d’agitation
Agitation. Mélange - Concepts théoriques de base

Auteur(s) : Michel ROUSTAN, Jean-Claude PHARAMOND, Alain LINE

Relu et validé le 01 mars 2015 | Read in English

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Présentation

1 - Opérations de mélange

2 - Définition d’un système d’agitation

3 - Paramètres globaux d’un système d’agitation

4 - Paramètres locaux d’un système d’agitation

5 - Exemples de calculs pour des systèmes d’agitation

  • 5.1 - Calcul de la puissance dissipée
  • 5.2 - Calcul des débits de pompage et de circulation
  • 5.3 - Détermination du temps de mélange
  • 5.4 - Comparaison d’une hélice marine et d’une turbine disque à six pales droites
  • 5.5 - Effet du changement du rapport d / D sur les grandeurs caractéristiques
  • 5.6 - Comparaison de deux turbines à débit radial de rapports d / D différents

6 - Choix du matériel d’agitation

7 - Extrapolation du pilote à l’échelle industrielle

Sommaire

Présentation

Auteur(s)

  • Michel ROUSTAN : Ingénieur INSA (Institut national des sciences appliquées de Toulouse) - Professeur de génie chimique − INSA Toulouse

  • Jean-Claude PHARAMOND : Ingénieur INSA - Dosapro Milton Roy

  • Alain LINE : Ingénieur INPT (Institut national polytechnique de Toulouse) - Professeur de mécanique des fluides − INSA Toulouse

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INTRODUCTION

Les techniques d’agitation, qui ont longtemps été considérées comme un art, s’appuient maintenant sur des considérations tant théoriques qu’expérimentales, qui permettent une approche scientifique des problèmes posés. Des progrès énormes ont en effet pu être réalisés grâce, d’une part, à l’accumulation de données sur le fonctionnement d’unités industrielles et, d’autre part, à l’effort de recherche important accompli par quelques sociétés et laboratoires universitaires spécialisés dans le domaine de l’agitation et du mélange.

D’une façon très générale, la détermination d’une unité d’agitation consiste soit à sélectionner l’appareil adapté à un nouveau procédé, soit à extrapoler (ou interpoler) les résultats obtenus avec un appareil donné dans le cadre d’une fabrication existante.

Les potentialités des nouveaux moyens expérimentaux et numériques permettent de développer une approche locale qui complète l’approche globale classique du fonctionnement des cuves agitées.

L’analyse locale du fonctionnement d’une cuve agitée (figure A) donne accès aux distributions spatiale et temporelle de la vitesse et de la turbulence. Cette information peut aider à comprendre et à contrôler le mélange dans la cuve agitée et peut conduire à optimiser son fonctionnement dans différentes conditions.

Dans tous les cas, une bonne connaissance du procédé est indispensable pour permettre le choix le plus favorable à l’accomplissement de ce procédé, notamment sur le plan économique.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j3800

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5. Exemples de calculs pour des systèmes d’agitation

5.1 Calcul de la puissance dissipée

On calcule la puissance nécessaire à l’entraînement d’un mobile d’agitation, type hélice marine, repère A 1 [J 3 802] (p = d, n p = 3, d = 0,3 m, N = 6 s−1), monté dans une cuve standard (H = D, d /D = 1/3, Y/d = 1, n c =3 ) contenant un liquide de masse volumique ρ = 1 200 kg/m3 et de viscosité η = 3,6 x 10−3 Pa · s. On en déduit la puissance dissipée par unité de volume de liquide P / V, ainsi que la vitesse périphérique du mobile d’agitation.

  • Le nombre de Reynolds de l’hélice marine est, d’après la formule [2] :

    Re= N d 2 ρ η = 6× ( 0,3) 2 ×1200 3,6× 10 3 =1,8× 10 5

    On est donc en régime turbulent.

    N P = N P 0 = 0,37 (cf. [J 3 802]), d’où d’après la formule [3]...

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