Study on the Homogenization Speed in a Tank Equipped with Maxblend Impeller

Le but de ce travail est de caractériser expérimentalement la performance du mélangeur Maxblend dans le cas de suspensions solides. De par le très grand nombre d'applications industrielles qui utilisent le mélange solide-liquide, d'importants efforts ont été mis en œuvre pour améliorer la compréhension de cette opération. Le principal objectif du mélange solide-liquide est de créer et de maintenir l'homogénéisation de la suspension. De telles opérations étant généralement réalisées dans des cuves agitées mécaniquement, le choix d'un agitateur à haute performance est primordial pour assurer à la fois la dispersion des particules et leur suspension. L'agitateur Maxblend est un des plus efficaces parmi la nouvelle génération de mélangeur. Il est composé d'une large pale, située au bas de la cuve, et d'une grille sur la partie supérieure. La pale joue le rôle d'une pompe et la grille permet de créer la dispersion. Le mélangeur Maxblend est une alternative intéressante aux agitateurs raclant et est utilisé dans différents procédés, allant de la dispersion de gaz à la polymérisation. Dans ce travail, une étude expérimentale a été réalisée pour caractériser la performance d'un système de mélange équipé d'un agitateur Maxblend et d'une cuve cylindrique, dans le cas des fluides newtoniens. La vitesse d'homogénéisation (NH), correspondant à la vitesse critique pour obtenir une suspension uniforme, est mesurée par tomographie à résistance électrique. Le travail expérimental a permis d'obtenir, pour diverses viscosités de fluides, la puissance consommée et le temps de mélange. De plus, l'impact de la géométrie de la cuve, de l'espace entre le fond de la cuve et l'agitateur, ainsi que la quantité de solide sur l'efficacité de l'agitateur à générer la suspension ont été étudiés. En se basant sur ces résultats, il est possible de confirmer que le Maxblend est un mélangeur performant, puisqu'il permet d'obtenir une suspension uniforme, un temps de mélange court avec une faible consommation d'énergie. Mots clé: Mélange, Suspension, Solide-Liquide, Maxblend, Newtonien, fluide visqueux, Suspension homogène.

Abstract

The goal of this work is to characterize experimentally the performance of a Maxblend impeller for solid suspensions. Significant efforts have been devoted to better understand the solid liquid mixing phenomena, because of the large number of industrial applications of this operation. The major objective of solid-liquid mixing is to first create and then maintain homogenous slurry conditions. Such operations are commonly carried out in tanks stirred by suitable mechanical agitators. The important point in designing a solid-liquid suspension is choosing a high performance impeller for achieving both the dispersion of the particles and their suspension, at the same time. The Maxblend impeller is one of the most efficient kinds of the new generation impellers. It is composed of a large bottom paddle and an upper grid. The paddle acts as a pump and the grid provides dispersion capabilities. The Maxblend impeller represents an interesting alternative to close clearance impellers and it has been used in many different processes ranging from gas dispersion to polymerizations. In this study, an experimental investigation is carried out to characterize the mixing performance, for Newtonian fluids in a cylindrical tank equipped with a Maxblend impeller. The homogenization speed (NH) is introduced as the critical speed for the uniform suspension and it is measured by Electrical Resistance Tomography. The experimental work consisted in obtaining the power consumption and the mixing time for various liquid viscosities in Maxblend. Also the effects of vessel geometry, off-bottom clearance and solid loading on solid suspension efficiency are investigated. According to the results, it can be confirmed that Maxblend is an interesting technology to obtain a uniform suspension in light of short mixing time and low power consumption. Key Words: Mixing, Suspension, Solid-Liquid, Maxblend, Newtonian, Viscous fluid, Homogeneous suspension