Prestations

Objectifs

L'idée est d'étudier l'intérêt d'utiliser des géométries de pales fractales en lieu et place des géométries de pales classiques dans les mélangeurs industriels. Pour cela, la performance de mélange et le besoin énergétique du mélangeur sont confrontés suivant la géométrie des pales pour plusieurs configurations de mélangeur. Dans le mélangeur considéré ou l'écoulement est turbulent, la performance de mélange est relative de la turbulence générée, il est donc nécessaire de la caractériser.

Méthodes

Le mélangeur considéré est le mélangeur sur base de turbine de Rushton mélangeant de l'eau liquide transparente (nécessaire à la mesure optique spatiotemporelle de la turbulence). La mesure de la turbulence s'effectue par PIV 2D2C (deux composantes de la vitesse dans un plan) à fort grandissement avec suivi temporel, ainsi une grande partie des échelles spatiotemporelles de la turbulence sont résolues, permettant sa caractérisation fondamentale. Ici, seule l'intensité de turbulence dans le mélangeur sous le rotor est déterminée et est l'indicateur de performance de mélange. Plus celle-ci est élevée, plus la turbulence est intense et plus le mélange entre les molécules du fluide est rapide. La puissance mécanique animant le rotor est représentative du besoin énergétique et est mesurée par un couplemètre à jauge de contrainte monté sur l'arbre moteur.

Plusieurs configurations sont testées:

• Configurations générales du mélangeur : avec et sans aubes anti-rotation
• Vitesses de rotation du rotor : deux vitesses différentes
• configuration de pales à surface balayée identique : pales rectangulaires et pale fractales

Résultats

Les résultats montrent un gain significatif quant à l'utilisation de pales fractales en lieu et place de pales rectangulaires de même surface de balayage quelques soit la configuration du mélangeur. Grâce aux pales fractales la turbulence au sein du mélangeur est plus intense tout en requérant moins d'énergie pour être produite. Cette étude préliminaire démontre l'intérêt quant à l'utilisation de pales fractale dans les mélangeurs industriels, il est cependant nécessaire d'approfondir l'étude au cas par cas en vu d'optimiser la géométrie fractale suivant le type et l'utilisation du mélangeur.