Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
-
Gérard ANTONINI : Professeur des universités - Université de technologie de Compiègne (UTC)
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Dans une première partie du document [BE 8 255], on a présenté les principales caractéristiques des solides divisés, leur classification, et les différents régimes de fluidisation gaz-solide accessibles. On a fourni un ensemble de données concernant les caractéristiques des lits fluidisés denses et circulants, et celles des dispositifs auxiliaires nécessaires au bon fonctionnement de ces technologies. Les performances des lits fluidisés en tant que mélangeurs gaz-solide et solide-solide ont également été abordées.
On a décrit ensuite les différentes applications possibles des lits fluidisés.
Des échanges de masse et de chaleur peuvent y être réalisés avec une grande efficacité, par contact direct entre le solide divisé, de grande surface spécifique, et le gaz de fluidisation, ou entre le lit et la paroi d'un échangeur immergé. La couche fluidisée constitue un volume ouvert, pratiquement isotherme, du fait de la forte capacité thermique des solides par rapport à celle des gaz, ainsi que de l'agitation particulaire et du brassage hydrodynamique permettant le renouvellement des surfaces de contact gaz-particule et lit-paroi.
Cette deuxième partie sera consacrée à la description des processus de transferts de masse et de chaleur en lit fluidisé. Les principales corrélations permettant d'estimer les coefficients de transfert gaz-particule, particule-lit et lit-paroi sont fournies. On applique ces données au calcul des transferts dans le cadre de nombreux dispositifs tels que des échangeurs ouverts mono ou multiétagés, des sécheurs ou des chaudières à lits fluidisés.
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Performances des échangeurs à lit fluidisé4. Transfert thermique en lit fluidisé circulant
Le transfert thermique en lit fluidisé circulant est réalisé soit au niveau des parois verticales du riser par des surfaces tubées (paroi membrane), soit par des échangeurs tubulaires ou platulaires disposés verticalement en partie haute du riser, soit enfin en lit extérieur, disposé sur le circuit de retour du solide (jambe externe). Ces lits extérieurs sont des lits denses, en régime bouillonnant.
On va préciser ici les coefficients de transfert accessibles en paroi verticale (membrane wall) et en échangeur tubulaire immergés dans le cœur du riser.
Les coefficients de transfert associés s'avèrent essentiellement dépendant de la concentration volumique locale de solides divisés au niveau de la surface d'échange.
On considère, en première approximation, que la masse volumique apparente de la suspension gaz-solide décroît entre la zone diluée, située en partie haute du lit, et la zone dense, en partie basse. La masse volumique ρ sus de la suspension, à la hauteur H, peut être déterminée par la mesure de la perte de charge entre deux capteurs placés respectivement à la hauteur H et H + ΔH :
( 48 )
La répartition verticale de cette masse volumique apparente de la suspension a été déterminée sur plusieurs chaudières à combustion en lit fluidisé circulant, d'une puissance électrique allant de 12 à 125 MW , et ce, en fonction de la coordonnée verticale z, distance verticale comptée à partir de la dernière injection d'air (air secondaire). La corrélation trouvée pour ρ sus en (kg/m3) s'écrit :
( 49 )
avec :
- zm :
- hauteur du point médian du conduit de sortie du riser.
La répartition du coefficient de transfert peut alors être mesurée, ce qui conduit à :
Alors le coefficient de transfert...
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Transfert thermique en lit fluidisé circulant
BIBLIOGRAPHIE
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