BEI Enérgitique et Procédés

Transport de masse et chaleur dans un lit fixe

Travail effectué

En effet la couche limite thermique observée n’est pas totalement développée parce que la portion du lit que l’on simule est trop proche de l’entrée du fluide : sous Fluent, nous avons imposé une condition d’entrée de vitesse de fluide (velocity inlet) sur le segment horizontal inférieur.

 

Nous avons donc tenté de modifier les conditions limites :

 

Sous Gambit : création de conditions périodiques sur le maillage pour les segments correspondants

                        à l’entrée et la sortie.

Sous Fluent :  condition initiale sur la vitesse.

 

Ci-dessous le schéma représentant les conditions limites :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Voici pour deux valeurs du nombre de Reynolds les profils de vitesses obtenus avec ces nouvelles conditions aux limites.

 

            Re = 20 :

 

             

 

               Re = 205 :

 

     

 

On constate alors que si le fluide semble s’écouler normalement pour un Reynolds relativement faible, il n’en est pas de même pour un Reynolds plus élevé. Les vitesses qui apparaissent pour un Reynolds de 205, ne correspondent pas en effet à la vitesse initiale de 5m/s.

 

Visualisation des profils de champ de vitesse dans le lit fixe :

 

N’ayant pas réussi à obtenir de mesures de conductivité thermique, dans le cas où il y a écoulement de fluide, nous avons étudié la forme de l’écoulement du fluide en fonction de la fraction volumique et le nombre de Reynolds.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Re = 205

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ces profils de vitesses permettent de visualiser l’endroit où le fluide s’écoule dans le lit. Nous avons choisi de représenter ici uniquement les situations où la concentration de grains est élevée. Ces situations se rapproche le plus de la réalité, même si de nombreuses approximations ont été faite : en effet les grains simulés ne se touchent pas ; de même les simulations ont été faite en 2D plan, ce qui conduit à considérer les grains comme des sections de cylindre.

 

Ces profils de champ de vitesse mettent en particulier en évidence les chemins où le fluide s’écoule préférentiellement entre les grains de catalyseurs. Ceci permet d’apporter des informations sur la qualité du transfert dans le lit. En effet l’efficacité du réacteur est d’autant plus importante que le contact entre le fluide et les catalyseurs est efficace. Ainsi pour contrôler la réaction, il est nécessaire de contrôler la vitesse d’écoulement du fluide, car si la vitesse est trop élevée, le fluide n’a pas le temps d’échanger de la chaleur ou de la matière avec les catalyseurs, et la réaction n’est pas efficace.