TP Milieu 3 [PDF]

Zitiervorschau

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQOE ET POPULAIRE Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique UNIVERSIYE DE GHARDAIA

Département : Science et technologie

NIVEAU : 2é m é Master Génie chimie MODULE : TP Milieu-pore

Lit fluidisé : Réalisé par : ZERGAT REDOUANE TIMMAOUI BRAHIM BENSAHA LOTFI HOUARI SALAH DINE

Dirigé par Pr. Hadj Omer

BOUTOUIZGHA AMINE

Année universitaire 2021/2022

Introduction: Beaucoup d’importance processus industriels (séchage, réaction catalytiques ,échange d’ions , combustion ,…etc. ) dépendant du contact étroit entre un fluide (liquide ou gaz) et un matériau granulaire .la technique de fluidisation offre plusieurs avantage , à savoir : -

La large surface entre particule et fluide améliore les opération de transfert de masse et de chaleur ; La facilité de transport des solides fluidisés ; Les excellentes propriétés de transfert de chaleur des lits fluidisés à gaz

But du TP : Le but de ce TP consiste à examiner la fluidisation d’un lit fixe des particules solides par deux types des fluides (liquide, gaz )et déterminer la vitesse minimale de la fluidisation .

Partie Théorique : ∆ P=g (1−ε ) ( ρ ¿ ¿ p−ρf ). h ¿ ∆ P = chute de pression à travers le lit

g = pesanteur, 9.81 m/s2 ε= porosité ou fraction de volume des vides d’un lit solide. ρ p =densité du fluide ρ f = densité du fluide

h= hauteur du lit Pour établir le point de début de la fluidisation :  μmf =

Théorique :

( ρ p−ρ f ) . g . D p2 150 μ

.

ε mf 3 1−ε mf

μmf : vitesse minimum de fluidisation

ε mf : porosité minimum pendant la fluidisation naissante

Vitesse superficielle : μ= Q /A

A= surface =

D2 π 4

D=44 mm =4.4cm

Donc : A=15.205 cm 2 

Pratiquement :

Par la courbe de la cahute de pression à travers le lit tracée en fonction de la vitesse superficielle.

Parti pratique : hauteur =550 mm, diamètre intérieur = 44 mm avec un lit de matériau de billes de verre de 250-300 μm , billes de verre de 400-600 μm

Mode opération : Essai avec l’air comme fluide :

(1)

(2)

Lire la valeur de hauteur de lit (2)

Lire la valeur de pression initiale remplie le manomètre à tube en U d’eau distillée si nécessaire

Ouvrir complètement la soupape de dérivation de l’air V2 et fermer la vanne de débitmètre FI2 (3) Mettre en marche le compresseur P1 , augmenter le débit de l’air doucement par des pas petits Enregistrer de la chaut de pression et la hauteur de lit à chaque augmentation du débit jusqu’à 1500NI/L.

(3)

Essai avec l’eau comme fluide : 1-lire la valeur de hauteur de lit (1) 2- ouvrir partiellement la vanne de débitmètre FI1 de l’eau et mettre la pompe G1. Augment le débit de l’eau doucement par petits, enregistrer la cahute de pression et la hauteur de lit à chaque augment de débit, jusqu’a 100 l/h

Expression des résultats : 1- Présentation le tableau pour chaque expérience (air , eau ) : μ= Q /A

μ=

150× 103 15.205 ×3600

-l’air : Q (N/h) 150 220 300 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

μ(cm/s) 2.740 4.018 5.480 9.133 10.960 12.787 14.614 16.440 18.267 20.094 21.921 23.747 25.574 27.401

∆ P (mm H2O) 15 18 38 50 60 72 90 108 114 118 120 120 120 120

h (mm) 103 10.3 10.2 10.2 10.2 10.1 10.1 10.1 10.3 10.4 10.5 10.8 11 11.3

Etat de lit Lit fixe Lit fixe Lit fixe Lit fixe Lit fixe Lit fixe Lit fixe Lit fixe Lit fixe Lit fluidisé Lit fluidisé Lit fluidisé Lit fluidisé Lit fluidisé

μ(cm/s) 0.073 0.182 0.274 0.365 0.548 0.639 0.730 0.822 0.913 1.004 1.096 1.278 1.370

∆ P (mm H2O) 6.2 8 8 8.3 8.7 9.2 9.3 9.7 9.7 9.6 9.4 9.9 9.7

h ( mm) 10.3 10.6 11.5 11.9 12.3 12.7 13.2 13.8 14.1 14.5 14.9 16 16.6

Etat de lit Lit fixe Lit fixe Lit fixe Lit fixe Lit fixe Lit fixe Lit fixe Lit fluidisé Lit fluidisé Entrainement Entrainement Entrainement Entrainement

-L’eau : Q(l/h) 4 10 15 20 30 35 40 45 50 55 60 70 75

2- Présentation les courbes ∆ P = f ( μ ¿ et h =f( μ ¿ -expérience de l’air

courbe de chaut de pression à traver le lit 140 120 100 80 DP eT h

60 40 20 0

2 3 4 8 3 1 7 9 8 6 5 4 3 6 3 3 99 7 26 5 43 7 45 0 36 0 3 2 6 17 9 08 1 99 4 90 7 81 0 72 3 6 9 88 38 64 87 19 45 81 12 44 75 06 38 64 574 329 215 065 910 075 598 443 287 131 976 820 6 2 4 5 2 3 1 5 9 8 7 6 4 3 03 191 806 344 961 788 .61 441 268 095 922 749 576 4 . . 14 6 . 8 . 0 . 1 . 3 . 5 . 7 0 4 1 2 . 4. 5. 9. 10 12 1 1 2 2 2 2

- expérience de l’eau

DP(mm H2O) h (mm)

Chart Title 30 25 20 h ( mm) Dp (mm H2O)

15 Axis Title 10 5 0

3 2 4 5 8 9 3 2 3 4 6 8 7 07 .18 .27 .36 .54 .63 0.7 .82 .91 .00 .09 .27 1.3 . 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1

La valeur de μmf expérimentale : Cas de l’air :

μmf = 20.09 cm/s

Cas de l’eau :

μmf = 0.82cm/s

3- la valeur théorique de ∆ P et μmf pour chaque cas : umf =

( ρ p−ρ f ) . g . D p2 150 μ

3

.

ε mf 1−ε mf

∆ P=g (1−ε ) ( ρ ¿ ¿ p−ρf ) . h ¿

ρ p =2.5g/ml , ε=0.4 , D p =500 μm =0.5mm ρeau =1000 kg /m3 , μeau =10−3 kg /m−1. s−1 ρair =1.2kg/ m3 , , μair =1.6 ×10−5 kg . m−1 s−1

Cas de l’air : umf = ( 2.5 ×10 3−1.2 ) × 9.81 ׿ ¿ = 0.27 m/s =27cm/s ∆ P=9.81 (1−0.4 ) ¿ 2500-1.2)×10.3×10−3=151.49 Kg/m. s2= 15.49 mm H2O

Cas de l’eau : μmf = ( 2500−1000 ) × 9.81× ¿ ¿ = 0.0104 m/s =1.04 cm/s ∆ P=9.81 (1−0.4 ) ¿ 2500-1000)×10.5 ×10−3=9.27 Kg/m. s2=0.92 mm H2O

La comparaison : Les valeurs expérimentale proches les théorique la différent arrivé à cause de la incertitude de l’appareille et l’étudient.

Conclusion : Ce TP nous a permet de déterminé la vitesse minimale de la fluidisation, et nous concluons que la vitesse en colonne d’eau inférieure à la valeur de colonne d’air et plus la débit élève, plus la vitesse élevée. L’étude des flux d’air et d’eau on observe la différence à travers un lit fixe et fluidisés.