Le mélangeur planétaire sans lamelle

Le mélangeur planétaire sans lamelle

Mélangeur planétaire sans lamelle à l’étude

 Présentation générale

La présente recherche est basée sur la configuration des MPSL conçus par la compagnie G Explore telle qu’illustrée à la Figure 1.11. La révolution des contenants est effectuée par le  mouvement d’un bras qui est entraîné par un moteur électrique relié à l’axe de révolution par  une courroie crantée (non montrée à la Figure 1.11). Le produit à mélanger est déposé à  l’intérieur de contenants amovibles maintenus par deux supports inclinés à 45° fixés aux  extrémités du bras de révolution. Ces supports sont montés sur des roulements à billes au  moyen d’un arbre qui agit à titre d’axe de rotation.
Pour donner le mouvement de rotation aux contenants, un point de contact est établi entre  une roue de friction fixée sur le diamètre extérieur des supports à contenant et une piste de  roulement montée sur le châssis du mélangeur (Figure 1.12). Par ce principe, lorsque le bras  de révolution est en mouvement, les contenants effectuent une rotation par le non-glissement  de la roue de friction sur la piste de roulement. Autrement dit, le contenant roule sans  glissement sur cette dernière lorsque le bras est en révolution. Puisque le contenant roule à l’intérieur de la piste de roulement, ce dernier se déplace obligatoirement selon un  Reproduced with permission of the copyright owner. Further reproduction prohibited without permission.mouvement de type hypocycloïdal, c’est-à-dire que la rotation du contenant s’effectue dans le sens opposé (sens horaire) à celui de la révolution du bras (sens antihoraire) (Figure 1.13).

 Description paramétrique

L’étude d’un phénomène physique doit être judicieusement simplifiée par l’utilisation de  paramètres adimensionnels. Ces derniers sont définis en regroupant les variables physiques  pertinentes à un phénomène en nombres sans unités (Munson et al., 2002). Les avantages à  utiliser des paramètres adimensionnels sont nombreux. Entre autres, cela permet de:
• Mieux contrôler le choix et l’évolution des variables du phénomène lors d’une étude  paramétrique. En effet, pour faire varier un paramètre sans dimension, on peut choisir  l’une ou l’autre des variables constitutives de ce dernier;
• Éviter les redondances entre les essais et les configurations du système étudié. Deux  essais aux mêmes nombres adimensionnels sont considérés comme équivalents;
• Faire ressortir le rapport entre différents phénomènes physique;
• Exprimer les résultats au moyen de relations entre les paramètres adimensionnels. Ces  relations deviennent alors indépendantes du système d’unités adopté;
• Extrapoler les résultats de laboratoire à des installations ayant une plus grande échelle.  Pour cette étude, nous décrirons la configuration physique et le régime d’opération du MPSL  par le biais de nombres adimensionnels. Pour définir ces derniers, la méthode d’analyse  dimensionnelle de Buckingham a été appliquée. La première étape consiste à identifier les  variables physiques pertinentes au phénomène étudié. Celles-ci se classent généralement  parmi 1 ‘une des quatre catégories suivantes (Munson, Young et Okiishi, 2002) :
• Caractéristique géométrique (ex. : rayon, longueur);
• Paramètre d’opération (ex. :vitesse angulaire);
• Propriété physico-chimique (ex. :viscosité, masse volumique);
• Constante physique universelle (ex. :accélération gravitationnelle).
Basée sur la configuration de MPSL montrée précédemment (section 1.3.1), la Figure 1.14  présente l’ensemble des variables géométriques et d’opération définissant le procédé. Pour  alléger le schéma, les supports à contenants ont été négligés en illustrant les roues de friction  directement sur la paroi extérieure des contenants, mais en conservant le bon diamètre  extérieur (R2) des roues. De plus, la hauteur de fluide considérée pour définir sa quantité  correspond au niveau de la surface libre lorsque celle-ci est parallèle au fond du contenant.
Plus de détails sur la surface libre seront apportés au chapitre 3 qui concerne la modélisation  numérique du MPSL.

Spécifications des mélangeurs pour les essais expérimentaux

Les essais expérimentaux ont été réalisés avec deux modèles de MPSL conçus par G-Explore. Le premier, le G-Mixer 50 (Figure 2.1), est un modèle à grande capacité capable de recevoir deux contenants amovibles de 18.96 f (5 gallons). Ce modèle a été sélectionné pour observer la structure spatiale de l’écoulement en raison de son grand empattement qui facilite l’installation d’appareils de visualisation numérique. Les spécifications de ce modèle sont les suivantes :
Reproduced with permission of the copyright owner. Further reproduction prohibited without permission.
• Ratio de vitesse (n): -1.8;
• Inclinaison des contenants (a) : 0.79 rad (45°);
• Rapport de forme du mélangeur (k): 3.2 (Pour un contenant de 18.96 f );
• Vitesse maximale de révolution ( Q) : 36.7 radis (350 tr/min);
• Puissance électrique maximale du moteur: 3.73 kW.
Le deuxième mélangeur (Figure 2.2), le G-Mixer 1600, est un modèle de plus petite taille à la capacité totale de 1.6 f ou de 0.8 f par contenant (un seul des deux contenants est visible à la Figure 2.2). Ce mélangeur est utilisé pour mesurer expérimentalement la pmssance d’agitation ainsi que le temps de mélange. Ses spécifications sont les suivantes:
• Ratio de vitesse (n) : -2.25;
• Inclinaison des contenants (a) : 0.79 rad ( 45°);
• Rapport de forme du mélangeur (k): 3.3 (Pour un contenant de 1 f );
• Vitesse maximale de révolution ( Q): 105 rad/s (1000 tr/min);
• Puissance électrique maximale du moteur: 3.73 kW.

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela rapport-gratuit.com propose le téléchargement des modèles complet de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie à avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 MISE EN CONTEXTE
1.1 Introduction
1.2 Revue de littérature
1.2.1 Puissance d’agitation
1.2.2 Temps de mélange
1.2.3 État de l’art sur le mélangeur planétaire sans lamelle
1.3 Mélangeur planétaire sans lamelle à l’étude
1.3.1 Présentation générale
1.3.2 Description paramétrique
1.4 Objectifs du mémoire
CHAPITRE 2 MÉTHODES ET RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX
2.1 Introduction
2.2 Spécifications des mélangeurs pour les essais expérimentaux
2.3 Propriétés du fluide à l’étude
2.4 Puissance d’agitation
2.4.1 Méthodes expérimentales
2.4.2 Résultats expérimentaux
2.5 Structure spatiale de 1′ écoulement
2.5.1 Méthodes expérimentales
2.5.2 Résultats expérimentaux
2.6 Temps de mélange
2.6.1 Méthodes expérimentales
2.6.2 Résultats expérimentaux
2.7 Conclusion
CHAPITRE 3 MODÉLISATION NUMÉRIQUE
3.1 Introduction
3.2 Description de la géométrie du domaine
3.3 Systèmes de coordonnées
3.4 Définition mathématique du problème
3.4.1 Hypothèses et simplifications physiques
3.4.2 Modèle mathématique de la dynamique de l’écoulement
3.4.3 Modèle mathématique de la dynamique du mélange
3.5 Méthodes numériques
3.5.1 Discrétisation du domaine géométrique
3.5.2 Discrétisation des équations
3.5.3 Solution des équations
3.5.4 Ressources de calcul
3.6 Mesures quantitatives de la caractérisation hydrodynamique
3.6.1 Puissance d’agitation
3.6.2 Flux axial
3.6.3 Intensité d’agitation
3.6.4 Temps de mélange
3.6.5 Énergie de mélange
3.7 Validation des calculs et des modèles
3. 7.1 Validation de la discrétisation spatiale
3.7.2 Validation du modèle de la dynamique de l’écoulement
3.7.3 Validation du modèle de la dynamique de mélange
3.7.4 Effet de la gravité
3.7.5 Synthèse de la validation
3.8 Conclusion
CHAPITRE 4 CARACTÉRISATION DE LA DYNAMIQUE DE L’ÉCOULEMENT
4.1 Introduction
4.2 Étude de la configuration de base
4.2.1 Description de la configuration
4.2.2 Caractérisation qualitative de l’écoulement
4.2.3 Puissance d’agitation
4.2.4 Flux axial moyen
4.2.5 Énergie cinétique
4.2.6 Synthèse sur la configuration de base
4.3 Influence du ratio de vitesse (n)
4.3.1 Puissance d’agitation
4.3.2 Flux axial moyen
4.3.3 Énergie cinétique
4.3.4 Synthèse sur l’influence du ratio de vitesse
4.4 Influence du rapport de forme du mélangeur (k)
4.4.1 Puissance d’agitation
4.4.2 Flux axial
4.4.3 Énergie cinétique
4.4.4 Synthèse sur l’influence du rapport de forme du mélangeur
4.5 Influence de l’inclinaison du contenant (a)
4.5.1 Puissance d’agitation
4.5.2 Flux axial moyen
4.5.3 Énergie cinétique
4.5.4 Synthèse sur l’influence de l’inclinaison du contenant
4.6 Conclusion
CHAPITRE 5 CARACTÉRISATION DE LA DYNAMIQUE DU MÉLANGE
5.1 Introduction
5.2 Étude de la configuration de base
5.2.1 Temps de mélange
5.2.2 Énergie de mélange
5.2.3 Synthèse sur la configuration de base
5.3 Influence du ratio de vitesse (n)
5.3.1 Temps de mélange
5.3.2 Énergie de mélange
5.3.3 Synthèse sur l’influence du ratio de vitesse
5.4 Influence du rapport de forme du mélangeur (k)
5.4.1 Temps de mélange
5.4.2 Énergie de mélange
5.4.3 Synthèse sur l’influence du rapport de forme du mélangeur
5.5 Influence de l’inclinaison du contenant (a)
5.5.1 Temps de mélange
5.5.2 Énergie de mélange
5.5.3 Synthèse sur l’influence de l’inclinaison du contenant a
5.6 Conclusion
CONCLUSION
ANNEXE I PROGRAMMATION MATLAB POUR L’ANALYSE DES IMAGES DE LA DÉCOLORATION
ANNEXE II CRITÈRE DU NOMBRE DE FROUDE (Fr) POUR LA SURFACE LIBRE
ANNEXE III RÉSULTATS COMPLÉMENTAIRES SUR L’INFLUENCE DU RATIO DE VITESSE
BIBLIOGRAPHIE

Rapport PFE, mémoire et thèse PDFTélécharger le rapport complet

Télécharger aussi :

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *