4.1 Mesures des propri´et´es hydrodynamiques
4.1.4 Mesure des d´ebits locaux
La mesure des d´ebits locaux en sortie de l’empilage de MellapakTM250 Y est r´ealis´ee
`a l’aide des onze cuves ´equip´ees de d´etecteurs de niveau et d’´electrovannes qui ont ´et´e pr´esent´es dans le Chapitre 2. L’´echantillon de MellapakTM 250 Y plac´e dans la colonne contient 11.8 canaux d’entr´ees et de sorties, soit une entr´ee et sortie pour chaque cuve de mesure. Les valeurs des d´ebits locaux pr´esent´ees dans cette partie sont rapport´ees au d´ebit total de l’´ecoulement dans l’empilage.
4.1.4.1 Distributeur multipoint Ecoulement de liquide ruisselant´
Les d´ebits locaux de liquide ont tout d’abord ´et´e mesur´es pour un ´ecoulement de liquide ruisselant (sans gaz). Ces mesures sont r´ealis´ees pour onze d´ebits de liquide allant de 100 `a 600 l/h (de 20 `a 120 m3/m2h). Pour chaque mesure, le temps d’acquisition est choisi suffisamment grand pour minimiser l’erreur de mesure due `a la pr´ecision limit´ee des sondes de niveau haut et de niveau bas. Pour chaque cuve, les valeurs des d´ebits locaux mesur´ees sont repr´esent´ees par un pourcentage du d´ebit de liquide total inject´e dans l’empilage. La distribution de la r´etention de liquide en sortie d’empilage est ´egalement mesur´ee afin de la comparer aux d´ebits locaux. Il s’agit de la r´etention de liquide calcul´ee sur onze zones (carr´ees) repr´esentatives, de mˆeme dimensions que les cuves de collectes, de l’´ecoulement en sortie de l’empilage. Ces zones sont r´epr´esent´ees sur la figure4.14.
Figure 4.14: Radiographie de l’empilage: les onze zones o`u les mesures de la r´etention de liquide en sortie de l’empilage ont ´et´e r´ealis´ee, sont repr´esent´ees en blanc.
Les valeurs correspondant aux d´ebits locaux de liquide en sortie de l’empilage en fonction du d´ebit total de liquide inject´e sont repr´esent´ees sur la figure4.15. Sur ces graphes est ´egalement repr´esent´e la r´etention de liquide en sortie de l’empilage. Bien que les mesures r´ealis´ees pour les d´ebits locaux et la r´etention de liquide aient ´et´e obtenue lors de deux exp´eriences diff´erentes, les deux profils sont en tr`es bon accord. En effet, la distribution du liquide suit la tendance visualis´ee pour les d´ebits locaux. Pour des d´ebits de liquide faibles (figure4.15(a)-(c)), la distribution des d´ebits locaux semble pour le moins chaotique avec toutefois un d´ebit liquide plus important sur les parois lat´erales et au centre de l’empilage alors que pour les d´ebits de liquide plus ´elev´es (figure 4.15(d)-(f)), la distribution des d´ebits locaux devient uniforme sur l’ensemble des cuves de mesures. Pour ce qui est de la distribution de la r´etention en sortie d’empilage, on remarque que la r´etention est plus
´elev´ee sur les parois lat´erales et au centre de l’empilage.
4.1 Mesures des propri´et´es hydrodynamiques Chapitre 4. ´Etude du MellapakTM250 Y
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
Figure 4.15: Evolution des d´ebits locaux de liquide en sortie de l’empilage de type MellapakTM 250 Y en fonction du d´ebit de liquide. (a) 20 m3/m2.h; (b) 40 m3/m2.h; (c) 60 m3/m2.h;(d)80 m3/m2.h;(e)100 m3/m2.h;(f)120 m3/m2.h.
Ecoulement gaz-liquide `a contre-courant´
La mesure des d´ebits locaux est ensuite r´ealis´ee pour un ´ecoulement gaz-liquide
`a contre-courant. Le d´ebit de liquide choisi est de 100 l/h (20 m3/m2.h). Le d´ebit de liquide est fix´e puis le d´ebit de gaz est augment´e progressivement de 100 `a 800 l/min (0.39 `a 2.7 m.s−1), c’est `a dire jusqu’au point de charge du syst`eme. Lorsque que le d´ebit de gaz augmente, les d´ebits locaux deviennent de plus en plus ´elev´es sur les parois lat´erales et au centre de l’empilage. Le gaz s’´ecoule au centre de l’empilage et repousse le liquide sur les parois lat´erales, suivant ainsi la direction des ondulations menant `a la paroi.
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
Figure 4.16: Evolution des d´ebits locaux de liquide en sortie de l’empilage de type MellapakTM250 Y pour un ´ecoulement gaz-liquide `a contre-courant en fonction de la vitesse superficielle du gaz. La vitesse superficielle de liquide est de 20 m3/m2h. Les vitesses superficielle de gaz sont: (a)0.00 m.s−1;(b)0.39 m.s−1;(c)1.02 m.s−1;(d)1.33 m.s−1;(e) 2 m.s−1;(f)2.7 m.s−1
4.1 Mesures des propri´et´es hydrodynamiques Chapitre 4. ´Etude du MellapakTM250 Y
4.1.4.2 Distributeur monoponctuel
La mesure des d´ebits locaux en sortie de l’empilage pour une alimentation monoponctuelle de liquide permet de rendre compte de la dispersion radiale du liquide et ainsi de confirmer les mesures r´ealis´ees par radiographie et par cam´era rapide. La figure4.20(a) repr´esente le mˆeme ´ecoulement que celui de la figure 4.10(a) mais pr´esent´e sous la forme d’une surface. Sur cette figure, la dispersion radiale du liquide est clairement visible, ainsi que le profil de r´etention en sortie de l’empilage. Si les valeurs de r´etention de liquide au pied de l’empilage sont compar´ees aux d´ebits locaux en sortie de l’empilage (figure4.20(b)), l’accord est satisfaisant. La r´etention de liquide est plus ´elev´ee au niveau des extr´emit´es du cˆone de dispersion car cela correspond `a la plus grande pente, l`a o`u le liquide s’´ecoule de mani`ere pr´ef´erentielle. Pour les d´ebits locaux, ces pics de r´etention correspondent aux d´ebits mesur´es dans les cuves lat´erales car le liquide quittant l’empilage garde sa trajectoire avant de tomber dans les cuves, se d´ecalant ainsi vers les extr´emit´es.
N´eanmoins, la r´etention ainsi que le d´ebit de liquide restent ´elev´es au centre de l’empilage.
(a) (b)
Figure 4.17: Dispersion radiale pour un ´ecoulement de liquide de 100l/h: (a) Cˆone de dispersion; et,(b)Mesure des d´ebits locaux de liquide et de la r´etention de liquide en sortie de l’empilage