Multi-Scale Modeling of Adhesion Forces in Gas-Solid Fluidized Beds

Divers secteurs industriels, principalement les processus chimiques et pétrochimiques, utilisent largement des réacteurs à lit fluidisé gaz-solide. Le développement de modèles capables de prédire les divers phénomènes de transport au sein d’un lit fluidisé gaz-solide est crucial pour sa conception, son optimisation et sa mise à l’échelle. Les forces interparticulaires affectent l’hydrodynamique du lit fluidisé et son efficacité opérationnelle. L’omission des forces inter-particulaires est l’un des principaux points de désaccord entre les chercheurs dans l’analyse de l’hydrodynamique des lits fluidisés gaz-solide. Cette recherche doctorale vise à développer une fermeture de contrainte pour un modèle macroscopique qui prend en compte l’influence des forces de Van der Waals interparticulaires afin de prédire le comportement de fluidification observé dans les expériences pratiques. Nous avons utilisé une approche de modélisation multi-échelle pour atteindre cet objectif. Le dépassement de la chute de pression du lit à la vitesse minimale de fluidisation, qui se produit pendant la transition d’un état de lit fixe à un état de lit fluidisé, est un phénomène courant pour les particules fines classées dans le groupe A selon la classification de Gel-dart. Ces particules présentent une hystérésis entre les courbes de chute de pression pour les trajectoires de vitesse de gaz décroissante et croissante. Cette étude utilise deux mod-èles de pression de particules adhésives dans des simulations de modèles à deux fluides pour incorporer l’influence de la force de Van der Waals interparticulaire, dans le but de prédire le dépassement de la pression. Le premier modèle de pression adhésive, développé dans le cadre de la théorie cinétique des écoulements granulaires rapides, n’a pas réussi à capturer le dépassement en raison de la prévalence de contacts multiples et prolongés dans les lits fixes. Nous avons proposé une fermeture alternative basée sur le nombre de coordination, générant une contribution adhésive significativement plus élevée que le modèle de la théorie cinétique et reproduisant avec succès le dépassement de la chute de pression.