Étude expérimentale du mélange solide-liquide : caractérisation de suspensions concentrées avec des solides surnageants

Peu d'études ont été menées sur les systèmes de mélange triphasés. Dans un contexte d'optimisation de génération d'hydrates de dioxyde carbone, solides de masse volumique d'environ 900 kg/m3, une étude hydrodynamique a été conduite afin de déterminer l'effet de la présence croissante de particules inertes légères (ρ=860 kg/m3) et d'air sur la capacité de mélange de trois mobiles d'agitation différents, soient une turbine à 6 pales inclinées (PBT) en pompage vers le haut et vers le bas, une turbine à 6 pales droites de type Dispersimax avec et sans obstruction à l'aération et un agitateur de type Maxblend. Afin d'y parvenir, des mesures de couple ont été collectées en parallèle avec des données de pression à la paroi, une méthode encore inutilisée dans les conditions de l'étude. Ces dernières devaient indiquer des différences de régimes hydrodynamiques puisqu'elles consistaient essentiellement en mesures de pression dynamiques. Aucun changement d'écoulement n'a cependant pu être clairement observé par la pression, ni par la consommation de puissance mesurée indirectement par le couple développé par le système de mélange. Par ailleurs, des données de temps de mélange par tomographie à résistance électrique ont également été collectées dans le but d'aider à confirmer les résultats susmentionnés, ce qu'elles ont accompli. En effet, aucun changement notable de temps de mélange n'a pu être observé aux différentes fractions massiques de solides. Tous les essais ont été effectués à trois vitesses différentes pour chaque agitateur et en régime d'écoulement totalement turbulent. La fraction massique de solides a été variée de 0 à 25% massique. De manière générale, il est possible de s'apercevoir que l'agitateur de type Dispersimax est efficace en termes d'aération, mais l'est très peu en entraînement de particules surtout en raison du fait que le mobile devait être placé au bas de la cuve pour avoir une bonne dispersion et distribution gazeuse. La PBT placée près de la surface en configuration de pompage vers le haut était particulièrement performante pour tirer les particules dans la cuve et pour l'entraînement d'air par la surface, mais elle perdait rapidement cette capacité lorsqu'une couche de particules n'était pas incluse dans la cuve et flottait à la surface. Le mélangeur Maxblend était efficace comme la PBT, mais perdait rapidement son efficacité lorsqu'il commençait à être immergé. Mots-clés : Mélange triphasé, solides flottants, aération, mélangeur Maxblend, mélangeur dispersimax.