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Grand tambour

Dans le document The DART-Europe E-theses Portal (Page 104-107)

Le grand tambour a été rempli avec des particules de semoule de couscous (jaune) et de cellulose microcristalline (MCC en bleu) de manière compartimentée comme visualisé sur la Figure 72. Les billes de MCC ont été colorées en bleu à l’aide du bleu de méthylène pour bien le distinguer de la semoule de couscous. Les particules les plus grosses sont jaunes tandis que les plus petites sont colorées en bleus. Ces particules se rapprochent de celles que Sanofi utilise pour leurs essais ; en effet, elles sont poly-dispersées bien que les deux groupes aient des tailles moyennes différentes. Ces expériences ont pour but de vérifier les phénomènes de ségrégation d’un lit poly-disperse avec de plus grandes installations.

Figure 72 : Photographie de la disposition du lit bi-disperse en tailles pour le grand tambour

Le grand tambour a tourné à la même vitesse que le petit et le moyen tambour, c’est-à-dire à 3rpm. Cependant, le lit n’était pas le même que précédemment car le diamètre de tambour étant plus grand et la taille des particules plus petites que précédemment, le nombre de Froude ayant changé entre les différentes expériences. Notre lit granulaire présentait un comportement d’écoulement avec une surface en S comme le montre la photo ci-après (Figure 73).

Figure 73 : Photographie du mélange en tambour tournant soumis à un roulement à surface en S (3 rpm)

Il a donc été décidé de diminuer la vitesse de rotation du grand tambour pour revenir à un régime d’écoulement à surface plane. La vitesse de rotation de ce grand tambour a donc été fixée à 1 rpm.

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Figure 74 : Photographie du lit bi-disperse en taille dans le grand tambour avec un roulement continu à surface plane (1 rpm)

Cette photographie du grand tambour fait apparaitre une forte ségrégation des particules au sein du lit granulaire en mouvement. En effet, on peut constater que les particules les plus grosses sont rejetées à la périphérie du lit granulaire près de la paroi périphérique du tambour tandis que les plus petites particules se sont concentrées au centre du tambour.

Les ailettes qui sont petites (3.5cm) par rapport au diamètre du tambour (160 cm) ont un effet non négligeable sur la structure du lit puisque les amas de particules jaunes visibles sur la photo correspondent à la présence d’une ailette.

Les particules les plus petites forment un noyau central très étendu mais non homogène, en effet le noyau est de couleur dominante bleu mais contient toutefois des particules jaunes en quantité moins importante. Cependant, il existe des parties dans le lit où la couleur bleue est plus marquée comme à la surface supérieure et mobile du lit, où bien à l’intérieur du lit granulaire.

Cette expérience prouve que, quelle que soit la nature des billes une partie des particules les plus grosses sont repoussées à l’extérieur du lit, près de la paroi périphérique du tambour, tandis que les plus petites particules se rassemblent au milieu du tambour pour y former un noyau central.

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CONCLUSION

L’écoulement des billes sphériques dans un tambour tournant cylindrique de type tranche a été étudié dans une maquette spécialement conçue pour cette étude.

Des essais expérimentaux ont été réalisés avec 3 tailles de tambour, deux types de lits, différents taux de remplissage, différents nombres d’ailettes et différentes hauteurs d’ailettes pour observer l’influence de chacune de ces conditions sur la ségrégation.

D’un point de vue numérique, un modèle d’écoulement de milieux granulaires en tambour tournant a été développé. Une étude préliminaire a permis d’étudier l’influence du coefficient de frottement particules/parois, et d’ajuster le coefficient de frottement particules/particules à des données expérimentales.

De plus, les essais de simulation ont pu être comparés directement aux résultats expérimentaux, d’une part qualitativement en utilisant des populations de particules colorées, et d’autre part quantitativement en mesurant les indices de ségrégation et les angles de talus. On a conclu à une bonne adéquation entre le modèle et l’expérience pour les différentes configurations testées.

Il existe une ségrégation radiale et axiale même pour des tambours de types tranches (2D), les lits bi-disperses en tailles forment un noyau central de petites particules mais la ségrégation radiale est plus faible alors que sur les lits bi-disperses en densités, le noyau de particules denses est moins homogène mais la ségrégation axiale est marquée, les particules les moins denses sont repoussées à la périphérie du lit granulaire au voisinage de la paroi périphérique du tambour.

A cause de la ségrégation radiale, les petites particules passent moins de temps à la paroi que les grosses particules.

Les valeurs des indices de ségrégation obtenues montrent que la hauteur des ailettes exerce une influence significative sur la ségrégation. En effet plus les ailettes sont grandes, moins il y a de ségrégation mais de trop petites ailettes par rapport au diamètre du tambour sont inefficaces sur la qualité du mélange au sein du lit granulaire. Le nombre d’ailettes n’a qu’une incidence très relative sur la ségrégation des particules.

Le taux de remplissage exerce aussi une influence sur la ségrégation : plus le taux de remplissage est faible, plus la ségrégation est faible.

Les lits bi-disperses en densités et bi-disperses en tailles se comportent différemment vis-à-vis du phénomène de ségrégation. De plus, à la paroi frontale avant, la ségrégation est plus marquée pour un lit bi-tailles que pour un lit bi-densités.

La ségrégation diminue avec la durée de mise en rotation mais le diamètre des tambours n’a que peu d’influence sur la ségrégation au sein de la couche granulaire.

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Partie 2 : Etude de la ségrégation thermique

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