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

Chapitre 3 : Expérimentation et résultatsd Bvia des effets collectifs, alors que pour >> 1, leur mouvement relatif alimente lesηkpetites structures de la turbulence.- Plusieurs nombres adimensionnels caractérisent le transfert de masse :Le nombre de Schmidt Sc est le rapport de la viscosité cinématique du liquide νLet de ladiffusivité moléculaire du constituant en phase liquide D m. Le nombre de SherwoodkLdBSh = qui relie le coefficient de transfert de masse kLau diamètre de bulles dBet àDmla diffusivité du gaz Dm. Pour des bulles isolées en mouvement dans un liquide au repos,ce nombre dépend de deux autres nombres adimensionnels : le nombre de Schmidt et lenombre de Reynolds, il se met généralement sous la forme Sh = C C Rex Sc y1+2où lesvaleurs de constantes C1, C2et des exposants x et y , sont déterminées soit, à partir dedonnées expérimentales obtenues sur des installations pilotes ou industrielles, soit parvoie analytique ou théorique ou aussi numérique (Clift et al., 1978). En milieu à bulles lenombre de Sherwood peut également dépendre de la fraction volumique du gaz.Une grande variété de régimes possibles peut donc être observée dans les écoulementsdiphasiques à bulles. Dans ce travail on a choisi d’étudier deux écoulements en présencede fractions volumique de gaz faible ( 2 % ) à modérée ( 11 % ). Ainsi une gamme denombres adimensionnels est explorée, ils sont de l’ordre de Re ≈ 300 − 600 , We ≈ 1− 2. 5et Eö ≈ 0.1−0. 5 . Dans ces écoulements, les bulles sont systématiquement déformées pardes effets d’inertie ( We > 1). Comme on n’a pas utilisé de système de purification del’eau, il est très probable que les bulles présentent une contamination partielle desinterfaces. Ainsi dans cette gamme de Reynolds, cette déformation et cette contaminationinterfaciale donnent lieu à des régimes de sillage de bulles instationnaires capables degénérer d’importantes fluctuations dans la phase liquide. Le nombre de Rousse est aussitrès supérieur à 1 et nous étudions donc un écoulement où la turbulence est profondémentmodifiée par l’injection de bulles. On reste dans ces expériences avec un nombre deSchmidt constant associé à l’oxygène pur Sc = 450 . Mais le choix d’essais contrastés enfraction volumique du gaz et en turbulence notamment nous permettra d’examiner ladépendance du transfert de masse vis-à-vis de ces mécanismes.3.3.2 Description des écoulements étudiésDans ce travail, le dispositif expérimental, présenté précédemment, impose le typed’écoulement de zone de mélange avec flottabilité. Deux nombres adimensionnelsUL1−UL2caractérisant la zone de mélange, sont définis par λ = , qui est le rapport desU + Uvitesses à l’entrée de la colonne, et le nombre de Froude, qui compare les effets d’inertieL1L271