EXTRAPOLATION DES ECHANGEURS/REACTEURS MULTIFONCTIONNELS A L’ECHELLE INDUSTRIELLE
Le projet EXTRAPOLIS “programme Energie 2006-2009” CNRS PR1-2-22
DELLA VALLE Dominique
1(coordinator), ANXIONNAZ Zoé
3,5, CABASSUD Michel
5, CARRIERE Philippe
2, FOURMIGUE Jean-François
3, LEMENAND Thierry
1, GONZALEZ Michel
4, GOROGHOVSKY Mikhael
2, GOURDON Christophe
4, MOHAND KACI Hakim
1, PARANTHOEN Pierre
4, PEERHOSSAINI Hassan
1, RAYNAL Florence
2, TOCHON Patrice
3(1) Thermofluids, Complex Flows and Energy Research Group Laboratoire de Thermocinétique de Nantes (LTN), CNRS UMR 6607 École Polytechnique de l’Université de Nantes, rue Christian Pauc, B.P. 50609 44306 Nantes, France
e-mail : hassan.peerhossaini@univ-nantes.fr
(2) Laboratoire de Mécanique des Fluides et Acoustique (LMFA), CNRS UMR 5509 Ecole Centrale de Lyon 36 avenue Guy de Collongue, BP 163 69131 Ecully Cedex e-mail : Philippe.Carriere@ec-lyon.fr (3) CEA LITEN
17 avenue des Martyrs 38054 Grenoble cedex 9, France e-mail : patrice.tochon@cea.fr
(4) CNRS UMR 6614/CORIA, Site universitaire du Madrillet 76801 Saint-Etienne du Rouvray, France e-mail : Michel.Gonzalez@coria.fr (5) Laboratoire de Génie Chimique,
5 rue Paulin Talabot, BP 1301 31106 Toulouse - France e-mail : christophe.gourdon@ensiacet.fr
Le concept d’échangeur multifonctionnel est étroitement lié à celui de l’intensification, consistant à utliser des géométries spécifiquement conçues pour favoriser les transferts, et ainsi remplir des objectifs d’efficacité énergétique :
• moindre coût énergétique
• meilleure productivité (moindre dilution des réactifs)
• meilleure sécurité (évacuation de la chaleur suffisante pour le contrôle local des températures)
• réduction des effluents (meilleure sélectivité)
Comprendre l’évolution des performances dans l’extrapolation des échangeurs/réacteurs multifonctionnels
Explorer des solutions pour le maintien des performances obtenues à l’échelle du laboratoire, en particulier pour les réactions rapides et exothermiques
Conception et fabrication d’un prototype innovant à recombinaison de flux apte à l’extrapolation
DESCRIPTION GENERALE DU PROJET EXTRAPOLIS
STRUCTURE ET AVANCEMENT DU PROJET
Relative communications in the present conference
CEA LMFA LTN
CEA LGC
CEA LTN
CEA CORIA LMFA partenaires
Proposition de règles d’extrapolation en approche
globale AE4
Test d’un prototype ? performances
effusivité régimes pulsés Implémentation
micromélange dans les codes de calcul AE3
Réalisation d’une maquette Extrpolation des performances à l’échelle 2,5
Crières de choix du prototype Alignement
gradients/vorticité r- factor AE2
Design d’un réacteur sur des critères de bon maintien des performances Performances du HEV
Micromélange DTS thermique Etude expérimentale du réacteur DEANHEX : optimisation géométrique
Micromélange DTS Thermique chimie Revue théorique de l’extrapolation par analyse dimensionnelle AE1
LOT 4 EXTRAPOLEX LOT 3
Etude Expérimentale HEV LOT 2
Etude Expérimentale DEANHEX LOT 1
Etudes théoriques
CEA LMFA LTN
CEA LGC
CEA LTN
CEA CORIA LMFA partenaires
Proposition de règles d’extrapolation en approche
globale AE4
Test d’un prototype ? performances
effusivité régimes pulsés Implémentation
micromélange dans les codes de calcul AE3
Réalisation d’une maquette Extrpolation des performances à l’échelle 2,5
Crières de choix du prototype Alignement
gradients/vorticité r- factor AE2
Design d’un réacteur sur des critères de bon maintien des performances Performances du HEV
Micromélange DTS thermique Etude expérimentale du réacteur DEANHEX : optimisation géométrique
Micromélange DTS Thermique chimie Revue théorique de l’extrapolation par analyse dimensionnelle AE1
LOT 4 EXTRAPOLEX LOT 3
Etude Expérimentale HEV LOT 2
Etude Expérimentale DEANHEX LOT 1
Etudes théoriques
fait En cours Non fait
EXPLORATION DE DIFFERENTES PISTES SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES POUR L’EXTRAPOLATION
Amélioration du mélange par écoulement pulsé :
l’analyse des étirements locaux permet de calculer l’intensification du mélange local du aux pulsations dans différentes gammes. L’intégration des grandeurs sur l’ensemble des lignes de courant informe sur le macromélange.
DEANHEX
EXTRAPOLEX
Tests et fabrication de géométries à recombinaison de flux
Boulanger’s transform after 2 iteration in Gray’s geometry
Le rayon de courbure des coudes de l’échangeur offre un egré de liberté dans le réglage des écoulements de Dean
Exemple de l’écoulement 2D de Gosh
et al. (JFM, 1998)1
2 2 23 2
1
2
1 3
2 2
3 sin( )
sin()
u y y x y y xy t
u xy y t
A β ω
β ω
= − + + − +
= − −
Lignes de courants
Contours du facteur r
Pdf du facteur r 2 tailles de bulles:
A11=3; 4.5
0 5 10 15 20 25 30
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Nombre de Dean 'interne'
Nombre de Nusselt
'Maquette 'g 'Maquette 'e 'Maquette 'f
