Etude des transferts radiatifs aux parois dans un lit fluidisé
Application à la fluoration de l'uranium

Qu'est-ce qu'un lit fluidisé?


Principe

Un lit fluidisé est constitué d’une phase solide composée de petites particules, et d’une phase fluide en écoulement ascendant à travers le lit de particules. Il y a alors compétition entre le poids qui tend à faire sédimenter au fond les particules, leur densité étant plus grande que la densité du fluide, et la traînée qu’exerce le fluide sur les particules. Lorsque cette traînée devient supérieure au poids apparent des particules, ces dernières sont entraînées : le lit fluidise.


Les differents états d'un lit fluidisé

Pour un lit de particules donné, l’état de la suspension change en fonction de la vitesse du fluide. On observe ainsi trois grandes catégories de fluidisation:

lit_fluidise


A une certaine vitesse de gaz, que nous appellerons vitesse minimale de fluidisation (U mf), les particules commencent à bouger et se mettent en suspension. Le lit est cependant encore très homogène et aucune bulle n'apparait à cette vitesse.

Lorsque la vitesse du gaz est inferieur à U mf , les particules restent immobiles au fond du lit.

Si on augmente encore un peu la vitesse d'entrée du gaz, on observe l'apparition de bulles, c'est la vitesse de bullage U . Cette vitesse est très proche de U mf industriellement, on considère que le bullage commence en même temps que la fluidisation. Cet état de fluidisation, appelé fluidisation bouillonnante, existe sur une large gamme de vitesse, et est l'état pour les petites particules, et le plus utilisé dans l'industrie.

Si la vitesse de gaz augmente encore, les bulle commencent à se déformer, elles sont plus grosses, plus nombreuses, et l'agitation dans le lit est plus violente. On atteint alors l'état de fluidisation turbulente.

Enfin, lorsque la vitesse du gaz dépasse la vitesse terminale de chute des particules, elles sont entrainées dans le courant gazeux, les faisant sortir du lit.




Impact des propriétés physico-chimiques des particules sur le lit


La tailles et la masse volumique des particules ont aussi un effet sur l'hydrodynamique du lit-fluidisé, certaines étant plus difficilement fluidisables. A partir de résultats empiriques, Geldart a proposé un diagramme qui classe les solides selon leur aptitude à la fluidisation.


Geldart

Il y a donc quatre catégories:
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