Simulation diphasique de l'écoulement entre

deux plateaux perforés d'une colonne à bulles

L’utilisation de colonnes à bulles est très répandue dans l’industrie chimique. De nos jours, le dimensionnement de ces colonnes s’avère être suffisamment efficace pour obtenir un rendement acceptable. Cependant, au point de vue hydrodynamique, certains phénomènes n’ont pas encore été éclaircis ; la simulation numérique apparaît dès lors comme une possibilité de comprendre ces phénomènes afin d’améliorer le procédé.

Dans le cadre de notre Bureau d’Etude Industriel, la société Rhodia nous propose d’effectuer une simulation diphasique de l’écoulement entre deux plateaux perforés d’une colonne à bulles. La colonne est le siège, dans l’industrie, d’une réaction chimique entre le cyclohexane à l’état liquide et l’oxygène à l’état gazeux.

Notre étude, étant orientée sur l’hydrodynamique à l’intérieur de la colonne, porte sur une colonne pilote existante au LGC, les fluides utilisés sont l’eau et l’air, la réaction chimique n’est pas prise en compte. La simulation est effectuée à l’aide du code de calcul Saturne_polyphasique@Tlse. Notre étude a pour but de clarifier les phénomènes existant dans un compartiment tels que le sens des recirculations, la fraction volumique de gaz, le temps de séjour…

Dans ce problème la première difficulté est le maillage de la géométrie cylindrique 3D en particulier la représentation des plateaux perforés (cf les 2 premières figures). Les débits élevés d'eau et d'air induisent des jets en aval des plateaux perforés et rendent difficile la dispersion radiale des bulles de gaz dans la colonne (but recherché). Les simulations ont montré la présence de recirculation liquide (vitesse axiale négative au voisinage des parois. (cf figures 3 à 6)

Maillage d'un compartiment   

Maillage de deux compartiments

Fraction volumique du gaz 

   Vitesse du liquide

                                                                      

LIANG Fenglin   
THIBAUDEAU Antoine

Retour classement thématique
Retour classement par année