Analyse expérimentale et modélisation du transfert de matière et du ...

Chapitre 4 : Simulation de l’hydrodynamique et du transfert de masse dans les écoulements de types zone de mélange diphasiqueLes figures (4.31) et (4.32) montrent que la force de portance joue un rôle important dansla distribution des phases dans la zone des gradients de vitesse. Nous remarquons aussiqu’en l’absence de la force de portance, les profils de taux de présence sont malreproduits. La prise en compte de la force de portance avec un coefficient C L=0.25améliore la prédiction du taux de vide dans les zones de gradient de vitesse moyenne dansles deux sections ( x = 0. 5 m et x = 0. 8 m ). Rappelons que ce coefficient correspond à lavaleur mesurée par Lance & Naciri (1992). Mais le fait de prendre CL=0.25 ou 0.5 n’estpas crucial puisque les simulations donnent alors toutes les deux des résultats semblables.4.5.6 Transfert de masseDans cette partie, nous présentons l’étude du transfert de masse en écoulement turbulent àbulles de type couche de mélange à faible taux de vide. L’oxygène pur est injecté d’unseul coté de la zone de mélange sous formes de bulles dispersées. Nous avons vu dans lechapitre 2 que le transfert de matière de la phase gazeuse à la phase liquide estconditionné par deux paramètres clefs : la surface d’échange entre les deux phases,caractérisée par l’aire interfaciale, a , et le coefficient de transfert, k Lqui dépend despropriétés physico-chimiques des deux phases et certainement de la turbulence auvoisinage des interfaces. Nous supposons dans ce travail, que les bulles ont des formes6αsphériques. Dans ce cas, l’aire interfaciale a = l’aire interfaciale diminue lorsque lediamètre de bulles augmente, et vice versa.Nous avons vu aussi dans le chapitre 2, que plusieurs corrélations existent pour lecoefficient de transfert de masse kL. Rappelons que Higbie (1935) propose un modèle quis’écrit :d BkLD= 2 (4.28)π tcD’autres travaux proposent d’autres corrélations du nombre de Sherwood qui relie lecoefficient de transfert à la diffusivité (cf. §. 2.4.3). Nous rappelons que, pour des bullessphériques, Brauer (1979) a proposé une corrélation du nombre de Sherwood donnéepar (Mewes & Wiemann, 2003):2 −1−[( 1+0.433Re ) 4.23] 0. 055Sh = Sh(4.29)Avec∞+Sh∞est le nombre de Sherwood pour une bulle isolée, donné par :1.( Sc)( Re Sc) . 220.651 ReSh∞ = 2 +(4.30)1+1 72130