Effet des ultrasons basse fréquence sur l'hydrodynamique d'un réacteur annulaire continu : approche expérimentale en Distribution des Temps de Séjour (DTS) - Archive ouverte HAL
Article Dans Une Revue Récents Progrès en Génie des Procédés Année : 2017

Effect of low-frequency ultrasound on the hydrodynamics of a continuous annular reactor: Residence Time Distribution experimental approach (RTD)

Effet des ultrasons basse fréquence sur l'hydrodynamique d'un réacteur annulaire continu : approche expérimentale en Distribution des Temps de Séjour (DTS)

Résumé

Ultrasound (US) are particularly interesting for their mechanical effects enabling transfers activation, in particular by generating mixing. However, this phenomenon has not yet been quantified in a continuous reactor, which is nevertheless a key point for the intensification of such processes. For this purpose, this work characterized the hydrodynamics within a continuous annular reactor under low frequency ultrasound via a Residence Time Distribution experimental approach (RTD). Reliable and reproducible experimental protocol and data processing method were developed. The experiments under silent conditions showed that, due to its geometry, the studied reactor had dead zones that are not negligible. The comparison of these results with those obtained under US had clearly demonstrated the action of US in the flow rate range investigated (laminar flow). The comparison of the RTD curves, as well as the average residence time values obtained, confirmed the US effect on the mixing within the reactor. By creating micro-mixing, ultrasound also reduced dead zones. The study of US power influence showed a threshold beyond which its contribution on hydrodynamics is less marked. This point is encouraging for the scale up of reactors under ultrasound.
Les ultrasons sont particulièrement intéressants pour leurs effets mécaniques permettant d'activer les transferts, notamment en générant du mélange. Or ceci n'a pas encore été quantifié dans un réacteur continu ce qui constitue pourtant un point clé pour l'intensification de tels procédés. Dans ce but, ces travaux ont caractérisé l'écoulement au sein d'un réacteur annulaire continu sous ultrasons basse fréquence via une approche expérimentale de détermination de la Distribution des Temps de Séjour (DTS). Un protocole expérimental et une méthode de traitement du signal fiables et répétables ont été mis au point. Les essais en conditions silencieuses ont mis en avant que, de par sa géométrie, le réacteur étudié présente à priori des zones mortes non négligeables. La comparaison de ces résultats avec ceux obtenus sous ultrasons a clairement mis en évidence l'action des ondes ultrasonores dans les conditions de débit testées (régime laminaire). La comparaison des courbes de DTS ainsi que des valeurs du temps de séjour moyen obtenues permettent de confirmer l'action sur le mélange des ultrasons au sein du réacteur. En créant du micromélange, les ultrasons réduisent les zones mortes. L'étude de l'influence de la puissance ultrasonore semble montrer un effet de seuil au-delà duquel l'apport des ondes sur l'hydrodynamique est moins marqué. Ce point est encourageant quant à l'extrapolation des réacteurs sous ultrasons.
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Dates et versions

hal-04775416 , version 1 (10-11-2024)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04775416 , version 1

Citer

Hélène Chaumat, Imane Benhamed, Nicolas Hengl, Stephane Baup, Nicolas Gondrexon, et al.. Effet des ultrasons basse fréquence sur l'hydrodynamique d'un réacteur annulaire continu : approche expérimentale en Distribution des Temps de Séjour (DTS). Récents Progrès en Génie des Procédés, 2017, 110, 7 p. ⟨hal-04775416⟩
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