Interactions entre un solide et un fluide en mouvement
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5. Écoulement d’un fluide à travers un lit de particules en
mouvement
Lorsqu’un fluide est envoyé en mouvement ascendant dans un lit de particules
statiques, ce fluide perturbe le repos du lit et, pour pouvoir s’écouler, se fait un
passage à travers le solide. Il en résulte un mouvement du solide qui est proportionnel
à la vitesse d’écoulement du fluide.
5.1. Lit fixe traversé par un fluide ascendant
Considérons un lit de particules de diamètre ds disposées sur une plaque
poreuse. Ce lit est traversé par un courant de fluide ascendant dont on augmente progressivement la vitesse en fût vide. Pour un certain débit, la perte de charge dans le lit
de hauteur initiale z0 et de porosité initiale Eq est la suivante, d’après l’équation de
Kozeny-Carman (cf. équation 1.58) :
2
APf = z0 hk flf U0 Ss
(1.72)
Pour le cas général des particules non sphériques, la surface spécifique ss est
exprimée en fonction du facteur de sphéricité,
et ainsi la perte de charge dans le lit fixe est la
suivante :
Apf =36hk z0 pf u0
(1-Eo)2
ds 2 Eo
(1.73)
5.2. Lit fluidisé
Si un fluide (liquide ou gazeux) traverse, à une certaine vitesse, un lit de particules solides (de masse volumique supérieure à celle du fluide), les particules ne sont
plus statiques et peuvent être entraînées par le fluide dans un mouvement qui dépend
de la vitesse de circulation de celui-ci.
Lorsque le lit de particules commence à être fluidisé, la perte de charge est
constante et est égale au poids apparent du lit. Ainsi dans une colonne de section, A, le
poids apparent du lit de particules de volume Vs, de porosité Eo et de hauteur Zo est
égal à (ps -pj )VS = (ps -pf ) (1 -£0)g zo et donc, l’expression de la perte de charge au
minimum de fluidisation, Apfd, est la suivante :
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5. Écoulement d’un fluide à travers un lit de particules en
mouvement
Lorsqu’un fluide est envoyé en mouvement ascendant dans un lit de particules
statiques, ce fluide perturbe le repos du lit et, pour pouvoir s’écouler, se fait un
passage à travers le solide. Il en résulte un mouvement du solide qui est proportionnel
à la vitesse d’écoulement du fluide.
5.1. Lit fixe traversé par un fluide ascendant
Considérons un lit de particules de diamètre ds disposées sur une plaque
poreuse. Ce lit est traversé par un courant de fluide ascendant dont on augmente progressivement la vitesse en fût vide. Pour un certain débit, la perte de charge dans le lit
de hauteur initiale z0 et de porosité initiale Eq est la suivante, d’après l’équation de
Kozeny-Carman (cf. équation 1.58) :
2
APf = z0 hk flf U0 Ss
(1.72)
Pour le cas général des particules non sphériques, la surface spécifique ss est
exprimée en fonction du facteur de sphéricité,
suivante :
Apf =36hk z0 pf u0
(1-Eo)2
ds 2 Eo
(1.73)
5.2. Lit fluidisé
Si un fluide (liquide ou gazeux) traverse, à une certaine vitesse, un lit de particules solides (de masse volumique supérieure à celle du fluide), les particules ne sont
plus statiques et peuvent être entraînées par le fluide dans un mouvement qui dépend
de la vitesse de circulation de celui-ci.
Lorsque le lit de particules commence à être fluidisé, la perte de charge est
constante et est égale au poids apparent du lit. Ainsi dans une colonne de section, A, le
poids apparent du lit de particules de volume Vs, de porosité Eo et de hauteur Zo est
égal à (ps -pj )VS = (ps -pf ) (1 -£0)g zo et donc, l’expression de la perte de charge au
minimum de fluidisation, Apfd, est la suivante :