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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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2. Régimes de fluidisation
2.1 Phénomène de fluidisation
Pour un lit de particules donné, l’état de la suspension change en fonction de la vitesse de fluidisation. En augmentant de façon progressive le débit de fluidisation (en pratique nous utiliserons la notion de vitesse de fluidisation qui correspond à la vitesse en fût vide), nous observons les phénomènes suivants (figure 1) :
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aux très faibles vitesses de gaz, les particules sont immobiles. Aucune fluidisation ne se produit ;
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à une vitesse U mf que nous appellerons vitesse minimale de fluidisation, les particules bougent légèrement et se mettent en suspension. La suspension reste homogène et aucune bulle n’apparaît sous cette condition ;
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à une vitesse légèrement supérieure à U mf des bulles apparaissent. Nous l’appellerons la vitesse de bullage U . Sauf pour les particules de grosse taille, cette vitesse est très proche de U mf et peut être confondue avec celle-ci. En pratique industrielle, on considère que le bullage commence pratiquement au minimum de fluidisation ;
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en augmentant la vitesse de fluidisation et sur une plage opératoire relativement large, le lit reste fluidisé. Dans ce régime, les bulles ont une forme régulière, souvent sphérique mais avec une calotte inférieure remplie de particules solides (la traînée). Ce régime de fonctionnement est appelé la fluidisation bouillonnante et correspond à celui qui est le plus souvent utilisé ;
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au fur et à mesure que la vitesse de fluidisation augmente, la taille et le nombre des bulles croissent progressivement et l’agitation de la suspension devient de plus en plus violente. Cette agitation est produite par l’ascension des bulles et par le fait qu’elles entraînent dans leur sillage une partie de la suspension. À des vitesses importantes, la forme des bulles devient irrégulière. On appelle ce régime la fluidisation turbulente ;
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quand on dépasse la vitesse terminale de chute libre des particules (U t ), celles-ci quitte le lit fluidisé avec le courant gazeux. Si l’on empêche la vidange du lit en récupérant les particules dans des dispositifs annexes, pour les réintroduire dans le lit fluidisé, un nouveau régime de fluidisation s’établit. On appelle ce régime...
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BIBLIOGRAPHIE
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