Chapitre 1
Interactions entre un solide et un fluide
en mouvement
Il existe de nombreuses techniques qui permettent de séparer les particules d’un
milieu diphasique solide-fluide. Ces opérations peuvent se classer en fonction de la
force motrice utilisée pour effectuer la séparation. En effet, elles peuvent se faire sous
l’influence d’une force :
• de pesanteur lors de la décantation ou du tamisage en milieu humide. La
filtration gravitaire est très peu utilisée industriellement mais correspond aussi à ce
critère ;
• de pression lors d’une filtration sous vide ou sous pression ou les séparations
membranaires ;
• centrifuge lors des opérations centrifuges de décantation (solide-liquide ou
liquide-liquide), de filtration (ou essorage) par passage par un milieu filtrant ou de
dépoussiérage dans un cyclone.
L’écoulement d’un ou plusieurs fluides à travers un milieu poreux, fixe ou
mobile, est souvent à l’origine de nombreux problèmes rencontrés par les ingénieurs
(ou les pharmaciens) travaillant dans les industries chimiques, pharmaceutiques, cosmétiques ou agroalimentaires. Le mouvement relatif des espèces dans un milieu polyphasique diffère selon les vitesses de déplacement respectives des constituants sous
ces divers états. En effet :
• le fluide peut traverser un lit de solide au repos et plusieurs cas peuvent être
envisagés. Soit le fluide :
- traverse, en mouvement descendant, un milieu filtrant dans les pores pratiqués par le solide par gravimétrie ou sous l’influence d’une différence de pression
entre l’amont et l’aval (filtration gravimétrique) ;
- traverse un milieu filtrant horizontalement sous l’influence de la force
centrifuge (filtration centrifuge) ;
- s’écoule dans un mouvement ascendant entre le lit de particules de façon
à les mettre en mouvement (fluidisation) ;
• le fluide peut traverser une membrane poreuse ou dense (séparations membranaires) ;
• le solide et le fluide peuvent être en mouvement simultanément (dépoussiérage, transport fluidique) ;
• le solide peut se déplacer dans un fluide immobile. Selon la masse volumique
apparente du solide, ps, et du fluide, pf, il est réalisé une décantation (si ps > py) et le
solide se dépose au fond de l’appareil ou une flottation ou une séparation par liqueur
Interactions entre un solide et un fluide
en mouvement
Il existe de nombreuses techniques qui permettent de séparer les particules d’un
milieu diphasique solide-fluide. Ces opérations peuvent se classer en fonction de la
force motrice utilisée pour effectuer la séparation. En effet, elles peuvent se faire sous
l’influence d’une force :
• de pesanteur lors de la décantation ou du tamisage en milieu humide. La
filtration gravitaire est très peu utilisée industriellement mais correspond aussi à ce
critère ;
• de pression lors d’une filtration sous vide ou sous pression ou les séparations
membranaires ;
• centrifuge lors des opérations centrifuges de décantation (solide-liquide ou
liquide-liquide), de filtration (ou essorage) par passage par un milieu filtrant ou de
dépoussiérage dans un cyclone.
L’écoulement d’un ou plusieurs fluides à travers un milieu poreux, fixe ou
mobile, est souvent à l’origine de nombreux problèmes rencontrés par les ingénieurs
(ou les pharmaciens) travaillant dans les industries chimiques, pharmaceutiques, cosmétiques ou agroalimentaires. Le mouvement relatif des espèces dans un milieu polyphasique diffère selon les vitesses de déplacement respectives des constituants sous
ces divers états. En effet :
• le fluide peut traverser un lit de solide au repos et plusieurs cas peuvent être
envisagés. Soit le fluide :
- traverse, en mouvement descendant, un milieu filtrant dans les pores pratiqués par le solide par gravimétrie ou sous l’influence d’une différence de pression
entre l’amont et l’aval (filtration gravimétrique) ;
- traverse un milieu filtrant horizontalement sous l’influence de la force
centrifuge (filtration centrifuge) ;
- s’écoule dans un mouvement ascendant entre le lit de particules de façon
à les mettre en mouvement (fluidisation) ;
• le fluide peut traverser une membrane poreuse ou dense (séparations membranaires) ;
• le solide et le fluide peuvent être en mouvement simultanément (dépoussiérage, transport fluidique) ;
• le solide peut se déplacer dans un fluide immobile. Selon la masse volumique
apparente du solide, ps, et du fluide, pf, il est réalisé une décantation (si ps > py) et le
solide se dépose au fond de l’appareil ou une flottation ou une séparation par liqueur