Etude Hydrodynamique d'un Lit Fluidisé
Introduction:
La
fluidisation est mis en évidence dans un appareillage simple .Dans un tube de
verre, on introduit une hauteur Z0 de particules (Billes de verre)
retenues à la base du tube par une grille, et l'on créé un courant de fluide
(eau) ascendant dans le tube.
Figure
1
-Les
Manipulations:
- Etalonnage des rotamétres:
-On a mis en service la colonne de ø 50 (vide).
-Réglage du débit.
-On a mis la
colonne hors service.
-On a ouvert
la vanne du tube d'empotage.
-Réglage précis
du débit pour que l'indication du rotamétre sera celle soihaitée.
-Mesure du
temps d'écoulement d'eau.
- Mesure de la vitesse de chute des
particules:
On a mis en service un chronométre qui
mesure le temps de chute d'une bille dans la colonne de ø 100, on a déduit la vitesse de chute avec plusieurs essais, et on apris la
moyenne.
D (cm)
|
20
|
20
|
20
|
20
|
20
|
T (s)
|
1.25
|
1.22
|
1.47
|
1.25
|
1.35
|
La moyenne
de T est = 1.308 s
- Perte de charge à travers la grille50
seule
Q (l/h)
|
100
|
200
|
300
|
400
|
600
|
800
|
1000
|
1200
|
ΔH12 (cm)
|
0.2
|
0.3
|
0.7
|
1.15
|
9.5
|
15.4
|
29.2
|
37.1
|
On
travaillera avec la colonne ø = 50mm.
Exprimant Vf et rPg :
Vf=4.Q/ (p.D²)
rPg = r.g. rH
Les
Valeurs obtenues par les deux relations précédentes :
Tableau
de mesures :
Le
Débit(Q*10-5m3/s)
|
rH
(10-3m)
|
rPg
(N/m²)
|
Vf
(m/s).10-3
|
2.78
|
2
|
19.6
|
14.15
|
5.56
|
3
|
29.4
|
28.31
|
8.33
|
7
|
68.6
|
42.42
|
11.11
|
11.5
|
112.7
|
56.58
|
16.66
|
95
|
931
|
84.84
|
22.22
|
154
|
1509.2
|
113.16
|
27.77
|
292
|
2861.6
|
141.43
|
33.33
|
371
|
3635.8
|
169.74
|
- Perte de charge totale à travers la
conduite 100
Vf=4.Q/ (p.D²)
rPt = r.g. rH
Les
Valeurs obtenues par les deux relations précédentes :
Tableau de
mesures :
·
Calcule
du ∆p lit :
∆p totale = ∆pg100 + ∆p lit
∆p lit = ∆p totale - ∆pg 100
Formule
général des pertes de charge
∆H= λ.L .V²/D.2g
∆pg
100 =
p.g (λ.L .V²/D100.2g) ∆pg 50 = p.g (λ.LV²/D50.2g)
∆pg
100 =
p. λ.L .V²/2 D100 ∆pg 50 = p. λ.L .V²/2D50
Apartir de la relation
suivante : V = Q/S (m/s)
Les pertes de charges deviennent : ∆pg 100 = 8
p. λ.LQ²/ π ²D5100
∆pg 50 =
8 p. λ.L
Q²/
π ² D550
∆pg 100
= 1/ 32
∆pg 50
Puisque on a : D100 = 2 D50
Alors :
∆pg 100 = 8
p. λ.LQ²/32 π ² D550
Ce qui nous
donne :
∆p totale est la perte de charge totale dans la grille et dans le lit fluidisé.
∆pg100 est
la perte de charge de l’eau à travers la grille de la colonne de
100mm en fonction de la perte de charge à travers
la grille de la colonne de 50mm.
∆pg lit est la perte de charge dans le lit.
A partir de toutes les données précédentes on réalise le tableau
suivant :
Le débit
Q (10-5 m3/s)
|
∆pg 50
(N/m²)
|
∆pg100 (N/m²)
|
∆p totale (N/m²)
|
∆p lit (N/m²)
|
11.11
|
112.7
|
3.52
|
29.43
|
25.91
|
16.66
|
931
|
29.1
|
68.67
|
39.57
|
38.88
|
2861.6
|
89.42
|
176.58
|
87.16
|
CONCLUSION
D'après
ce TP on avait l'occasion de mieux connaître le phénomène de fluidisation, et
de constater expérimentalement la
relation entre la pression et la vitesse du fluide dans une canalisation de
diamètre donné.