Imposer un débit basé sur un type d’élément

Deux éléments de vis composent principalement les profils de vis dans les co-malaxeurs, les éléments de transport et les éléments de mélange ; nous allons donc étudier, en impo-

Figure 2.23 – Comparaison entre le débit obtenu et les différents débits estimés pour une vitesse de rotation de 300 tr · min−1

sant des pressions nulles en entrée et en sortie et une vitesse de rotation, leur débit de convoyage au cours d’une oscillation, afin de voir si les oscillations du débit de convoyage correspondent aux oscillations du débit d’un profil tel que le profil de référence défini précédemment (Figure 2.18).

L’élément de transport

Nous obtenons un débit moyen pour l’élément de transport (EZ) de 11 700 mm3_·s−1

et qui oscille de 5950 à 17 400 mm3_·s−1 _{en suivant la vitesse de rotation comme attendu}

(Figure 2.24).

Afin de déterminer dans quelle partie du chenal les flux varient, nous étudierons, en plus du débit total de l’élément, le débit de polymère convoyé par la partie fermée du chenal (le débit traversant les traits noirs) et le flux traversant les interruptions de filet (traits rouges) afin d’évaluer l’impact des oscillations sur ces débits (Figure 2.25).

Ces résultats nous permettent de noter que le débit dans la partie fermée du chenal est plutôt constant et que le débit de recirculation traversant les interruptions de filets est fortement impacté au cours des oscillations (Figure 2.26).

On note que la quantité de polymère recirculant au niveau de l’interruption de filet varie nettement au cours de l’oscillation. C’est donc ce flux retour qui réduit fortement le débit de pompage de l’élément.

Figure 2.24 – Évolution du débit de convoyage de l’élément de transport (EZ) au cours d’une oscillation pour une vitesse de rotation de 300 tr · min−1_{. 0 représentant le début et}

1 la fin d’une rotation de la vis

Figure 2.26 – Évolution des débits dans les différentes zones de l’élément de transport (EZ) au cours d’une rotation pour une vitesse de rotation de 300 tr · min−1_.

L’élément de mélange

Nous réalisons les mêmes analyses pour les éléments de mélange. Les débits présentés Figure 2.27, représentent le débit d’un chenal et d’une interruption de filet. Pour rappel, l’élément de mélange est un élément bi-filet avec 3 interruptions de filets par chenal. Le débit total de l’élément est plus faible, il est en moyenne de 2750 mm3_·s−1_{, mais également}

nettement plus impacté par les oscillations puisqu’il oscille de −9250 à 14 720 mm3_·s−1_.

Nous notons que le débit de convoyage des éléments de mélange est négatif au cours d’une partie de l’oscillation.

Comme pour l’élément de transport, le débit est plutôt stable dans la zone fermée du chenal et fortement affecté au niveau des interruptions de filets (Figure 2.28). Le débit total de l’élément de mélange est beaucoup plus affecté que celui de transport car c’est un élément avec trois interruptions de filet contre une seule pour l’élément de transport. Il y a donc 3 fois plus de polymère qui recircule au travers des interruptions de filet.

Comparaison entre les débits de convoyage des éléments et celui du profil de référence

Maintenant que nous avons obtenu les courbes de convoyage à chaque instant de la rotation des deux éléments composant notre profil, nous allons comparer leurs oscillations de débit de convoyage sur une période avec l’oscillation de débit obtenue pour le profil de référence. Comme nous pouvons le voir sur la Figure 2.29, les oscillations du débit de notre profil de référence s’approchent plus des oscillations du débit de l’élément de transport que de celles de l’élément de mélange. Ceci n’est pas étonnant puisque c’est l’élément de transport qui a la plus forte capacité de pompage et qui est le moins sensible aux

Figure 2.27 – Débit caractéristique de l’élément de mélange (KN) au cours d’une rotation de la vis pour une vitesse de rotation de 300 tr · min−1

Figure 2.28 – Évolution des débits dans les différentes zones de l’élément de mélange (KN) au cours d’une rotation de la vis pour une vitesse de rotation de 300 tr · min−1

gradients de pression. Pour ce cas précis, l’on note que l’oscillation de débit de l’élément de transport correspond plutôt bien à l’oscillation de débit de notre profil de référence. Bien que ce profil soit un profil plutôt standard pour une zone de mélange, il existe quelques variantes, notamment avec une bague de restriction moins restrictive avec une

Figure 2.29 – Comparaison entre le débit caractéristique du profil de référence et celui des éléments de transports et de mélange au cours d’une rotation de la vis pour une vitesse de rotation de 300 tr · min−1

hauteur de chenal minimale de 2 mm ou une absence totale de bague de restriction. Nous allons donc réaliser des courbes caractéristiques pour ces deux nouveaux profils et voir si l’oscillation de débit représentée sur la courbe caractéristique de l’élément de transport peut s’appliquer également à leurs cas.

Pour le profil avec une bague de restriction réduisant la hauteur du chenal à 2 mm, l’on peut noter que les oscillations de débit caractéristique des éléments de transport ne conviennent plus parfaitement pour imposer le débit (Figure 2.30).

Figure 2.30 – Comparaison entre le débit caractéristique du profil complet H=2 et celui des éléments de transport et de mélange au cours d’une rotation de la vis pour une vitesse de rotation de 300 tr · min−1

Le résultat est similaire pour un profil sans aucune bague de restriction

Comme nous venons de le voir pour les deux profils ayant une bague de restriction de 2 mm et aucune bague de restriction, imposer les oscillations du débit à partir des ca- ractéristiques de l’élément de transport n’est plus aussi satisfaisant. Déterminer le débit à imposer à chaque pas de temps de la rotation est donc relativement compliqué. Néan-

Figure 2.31 – Comparaison entre le débit caractéristique du profil complet H=5 et celui des éléments de transport et de mélange au cours d’une rotation de la vis pour une vitesse de rotation de 300 tr · min−1

moins, imposer les oscillations de débits en se basant sur celles observées pour les éléments de transport est la méthode la plus aisée à mettre en place. De plus, ces oscillations varient linéairement avec le débit. Cette méthode est donc valide pour différentes vitesses de ro- tation. Elle donne également de bons résultats comme nous pouvons le voir sur la Figure 2.32. Avant, la longueur de remplissage variait d’environ 6 éléments au cours d’une oscil- lation, maintenant elle est limité à 1 élément environ, ce qui est beaucoup plus réaliste.

Figure 2.32 – Isobare P=0 représentant les zones remplies du co-malaxeur au cours d’une oscillation. A gauche, lorsque la vis recule et à droite, lorsqu’elle avance

Par la suite, nous procéderons ainsi, bien qu’il faille garder à l’esprit que cette méthode s’applique bien ici dans le cas d’un profil de co-malaxeur entièrement rempli et qu’en

réalité, les profils de vis des co-malaxeurs sont généralement sous-remplis dans les zones de transport. Cette question sera donc à étudier de nouveau quand le code mécanique gèrera le sous-remplissage.