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Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
N° d'ordre: 285 THESE présentée pour obtenir LE TITRE DE DOCfEUR DE L'INSTITUT NATIONAL POLYTEŒNIQUE DE TOULOUSE Spécialité : Génie des Procédés par Catherine XUEREB Ingénieur ENSIGC ANALYSE DU DEVELOPPEMENT DE JETS HORIZONTAUX OU INCLINES DANS DES LITS FLUIDISES PAR UN GAZ Volumel Soutenue le 14 novembre 1989 devant le Jury composé de: M. C. LAGUERIE Président MM. H. ANGELINO M.AVARO T. BARON Memb r e s R.BOITON G. FLAMANT Y. MOWDTSOF

  • jet injection intermittente

  • jet chaud par cartographie thermique

  • fluidisation de particules

  • analyse du developpement de jets horizontaux

  • tube de pitot

  • wail ?


Publié le : mercredi 1 novembre 1989
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Source : ethesis.inp-toulouse.fr
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8N° d'ordre: 2 5
THE
présentée
pour obtenir
DE TOULOUSE LE TIT DE DCU DE L'ISTIT NATIONAL POLYŒNIQUE
Spécialité : Génie des Procédés
par
Catherine XUEREB
Ingénieur ENSIGC
ANALYSE DU DEVELOPPEMENT DE JETS
HORIZONTAU OU ICLIES
DANS DES LITS FLUIDISES PAR U GA
Volumel
8Soutenue le 14 novembr 19 9 devant le Jury composé de:
M. C. LAGUER Président
MM. H. ANGELIO
M.AVARO
T. BARON
Membres
R. BOITON
G. FAMA NT
Y. MOWDOF Catherine X
AYSE DU DELPPET DE JTS HORIZONTAU OU
INCLIS DAS DES LITS FLUIDISES PA U G
Doctorat DE L'I.N.P.Toulouse 14 Novere 1989
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Dans certains procédés mettant en œuvre la fluidisation de particules par un
gaz, il est parfois nécessaire de procéder à des injections latérales de voire de particules, dans la colonne.
Dans ce cadre, nous étudions le phénomène de jets horizontaux ou inclinés,
en mode continu ou en mode intermittent, introduits dans différentes
géométries de colonnes. Une technique de détection d'un jet chaud par
cartograph ie thermique est mise au point. L'utilisation de méthodes
cinématographiques permet l'étude de la morphologie du jet. Les profils de
·vitesse du gaz dans le jet sont établis d'après les mesures effectuées avec
un tube de Pitot.
Enfin, nous proposons une modélisation simple de la partie d'expansion
linéaire du jet, qui peret de prédire les vitesses et les températures du
gaz et des particules, ainsi que le taux de vide local .
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SMY
In some processes involving the fluidization of particles by a gas,
sometimes it is useful to in je ct gas, and even particles, into the column,
laterally.
In this framework, horizontal or inclined jet phenomena are studied, in
continuous process or bat ch mode, inside columns of different geometries. A
detection technic of hot jets by thermal cartography is developped. The use
of cinematographic methoda enables to study the jet morphology. Gas velocity
profiles inside the jet are estab lished from measurements carried out with
Pitot-tube probe.
Finally, a simple modeling of the linear expansion part of the jet, which
enables to predict gas and particles velocities and temperatures, as well as
the local voidage, is proposed .
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MTS CS
Lit fluidisé Cartographique thermique
Fluidisation gaz-solide Jet
Injection horizontale Injection intermittente inclinée Tube de Pitot
Modélisation
-. :anine et Chrstian,
. tuise,
et à Sllver Dollar City ... Ma d . :a4/a ca a J pm. � a tœl d , r&é
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..:.cPLAN P -1
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IODUCTON
CHIl
1- DESCRON DES JETS 1-1
1 1.1 Défniton d'un jet -1
1.1.1 Jet dans un milieu infmi, de même nature, au rpos
1.1.2 Jets dans un milieu fluidisé
a - Jet contnu
b - Jet séquentel
1.2 Paamètes morhologiques 1-3
1.2.1 Jets verticaux
1.2.2 Jets horizontaux
1 - 5 1.3 Jets multples
2 - SYSE DES MOYNS D'ETUDE LES PLUS SOUVENT RETENUS 1 - 7
1 - 7 2.1 Les installatons expérimentales
2.1.1 La colonne
2.1.2 La canne de distibution
2.1.3 Le distibuteur
1-9 2.2 L'instumentaton
2.2.1 Les techniques d'observaton et de détecton d'un jet
2.2.2 Quantcaton des échanges de fluide ente le jet et la phase fuidisée
2.2.3 Investgatons locales; vitesse du gaz, circulation des pacules
RESULTATS 1-12 3
3.1 Morhologie d'un jet 1 -12
3.1.1 Longueur de pénétaton
a - Influence des paamètes
b - Jets vertcaux isolés
c - Jets multples
d - Jets horizontaux
-
Plan-P-2
3.1.2 Angle d'expansion
3.1 .3 Fréquence caractéristique du phénomène
1 -27 3.2 Caractérstques des écoulements
3.2.1 Circulaton du gaz
a -Echanges avec la phase fluidisée
b -Pofls de vitesse dans le jet
3.2.2 Circulaton du solide
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CI 2
1- 1 1- LES MQUI DE FUIISATION
i-1 1. 1 Prsentaton générale
1. 2 Maquette à injecton contnue (DC) i-2
1. 2.1 Fonctonnement
1. 2.2 Injecton contnue de gaz
1. 2.3 Injecton d'une charge de particules dans un fux gazeux contnu
1. 3 Maquettes à injecton interittente (DI) et (I) i -3
1. 3.1 Fonctonnement
1. 3.2 Système d'injecton intermittente
1. 3.3 de soutrage
2. CHOI DES SOLIES FLUIISES OU IJECES 1-5
2.1 Les polyéthylènes i-S
2.2 Le polystyrène i-7
3-L ES EX RNCES 1-7
3.1 Visualisaton i- 8
3.1 .1 Descripton des équipements
3.1 .2 des exériences réalisées
3.2 Intoducton d'un jet de gaz chaud i-lI
3.2.1 Repérage des températures
3.2.2 Etablissement des cartes d'échauffement
3.3 Etablissement des profls de vitesse du gaz dans le jet i-1 4
3.3.1 Descripton et mise en place du tube de Pitot
3.3.2 Etalonnage du tube de Pitot
-Plan -P -3
3.3.3 Traitement de l'information
3.4 Penurbatons de la couche fluidisée II - 17
3.4.1 Cas de l'injection continue
3.4.2 Cas de l'injecton intermittente
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CHI 3
m-l 1- IJECONIRN
II - 1 1.1 Descripton des phénomènes observés
1.2 Etude des penurbatons induites par l'injection II - 2
1.2.1 Les containtes liées à l'injection à la paroi
1.2.2 Descripton des penurbations par zone
1.3 Cas de l'injecton diphasique II -6
Penurbaton dans la couche fluidisée 1.3.1
1.3.2 Dispersion des pacules injectées
m-7 2 - IJECON HORONAE EN CONT
2.1 Expériences prliminares : faibles vitesse d'injecton etou du courant principal II - 8
2.1.1 Injecton en couche fxe
2.1.2 dans une couche au minimum de fuidisaton
2.1.3 Injecton dans une fluidisée bouillounante
2.2 Vitesses d'injecton élevées -13
2.2.1 Les componements des jets
2.2.2 Profondeur de pénétaton
2.2.3 Angle d'expansion
2.3 La caogaphie therique II - 17
2.4 Etude du caactre fluctuant du phénomène II - 19
2.4.1 Analyse des fuctuatons de température au cœur du jet
2.4.2 Exploitaton des caes theriques
2.5 Fréquence de builage II - 22
2.6 Visualisaton de l'entnement de pacules de la couche dans le jet II - 23
2.7 Dispersion des pacules injectées II - 25
3 - IJECON ICLIEE EN CONT m-25
3.1 Compaaison : Injecton vers le haut 1 Injecton vers le bas II - 26
- Plan -
IIIII - 26 3.2 Influence de la pénétation de la canne
3.3 de la vitesse d'injection III - 27
3.4 Influence de la vitesse de fuidisation II 27
3.5 Injecton de pacules III - 28
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CI 4
1-ANALYSE DE LA PESSIN P ARTALE DANS LA ZONE D' IJECION I -1
1.1 Valeurs moyennes de pression I -1
1.2 Analyse du signal de I 3
1.2.1 Amplitude et vaiance du signal de pression
1.2.2 Analyse du signa après Transformée de Fourier (F)
I -5 2-MSURES DE PROFS DE VESSE AL DU GA DANS LE JET
I -5 2.1 Remarques concerant l'utlisaton d'un tube de Pitot
2.2 Expériences préliminares en l'absence de solide I 8
Décroissance de l vitesse sur l'axe du jet dans u lit fluidisé I -1 1 2.3
2.4 Exaen des profIls radaux de vitesse axiale du jet dans un lit fluidisé I -11
2.4.1 Asymétie des profls
2.4.2 Iuence de l'éloignement par rappon à la canne d'injecton
2.4.3 Influence de la vitesse de fluidisaton
2.4.4 de la vitesse d'injecton du gaz
2.4.5 Infuence de la taille des pancules
2.4.6 de la forme de la canne d'injecton
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CIS
1- MO DELISATION DE LA ZONE D'EXANSION LIEAE DU JET V -1
1.1 Modèles pour fmes pacules V -1
1.1.1 Prsentton du modèle proposé pa De Michele et col!. (1977)
a - Les hypothèses de base
b - Les équatons
c - Choix des conditons initiales
Plan
--
--P-4

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