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Maîtriser l'écoulement des poudres, solides divisés et matière en grains

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Appréhendez les fondamentaux de la dynamique des milieux granulaires et les méthodes de simulation associées.
La mise en œuvre des poudres est une opération courante dans de nombreuses industries (agroalimentaire, pharmaceutique, génie civil, pharmaceutique, nucléaire, métallurgique...). Toutefois, de nombreuses difficultés sont rencontrées lors du stockage, du transport, de la transformation ou de la manipulation des solides divisés conduisant à une baisse des rendements voire des arrêts intempestifs de production. A cela, il faut ajouter des accidents drastiques comme par exemple des incendies et des explosions des silos.
Aussi, une meilleure compréhension des phénomènes mis en jeu est nécessaire pour la conduite optimale des unités industrielles. L'objectif de ce stage est de permettre aux participants de comprendre les principes physiques associés au stockage, au transport et à la fluidisation des poudres. L'accent sera également mis sur les outils existants, tant technologiques que calculatoires pouvant servir d'aide à un fonctionnement efficace des unités de production. Une partie sera consacrée aux méthodes de simulations, à leur apport notable dans les avancées réalisées au cours de ces dernières années.

  • Dates :05/10/2016
  • Durée :3 jours
  • Lieu :Ecole polytechnique
  • Tarif : 1 890 euros HT
  • Langue :Français

Objectifs

  1. Appréhender les bases physiques des comportements de la matière en poudre et en grains
  2. Acquérir les fondamentaux pour le dimensionnement et la modélisation des réacteurs et des échangeurs à lit fluidisé
  3. Appréhender les principes physiques et les éléments de base pour le dimensionnement des systèmes de transport pneumatique
  4. Comprendre les principes physiques de l'écoulement des poudres dans les silos et les problématiques posées lors de l'écoulement
  5. Apprendre à dimensionner les silos
  6. Connaître les différentes méthodes numériques pour simuler l'écoulement des poudres et grains

Programme

La fluidisation : appréhender les aspects théoriques et les concepts fondamentaux

  • Interaction fluide-solide
  • Différents régimes de fluidisation
  • Comportement liquide d'un lit fluidisé de solide
  • Vitesse terminale de chute
  • Vitesse minimale de fluidisation
  • Diagramme de GELDART
  • Formation et mécanique des bulles
  • Mélange en lit fluidisé
  • Défluidisation
  • Transfert de chaleur et de matière

Calcul d'un lit fluidisé industriel

  • Calcul de la grille
  • Entraînement
  • Cyclone
  • Boucle de pression
  • Lits circulants et ses périphériques
  • Exercices d'application et étude de cas : calcul d'un lit fluidisé industriel par ERGUN

Réacteur à lit fluidisé

  • Modèles réactionnels pour lits fluidisés
  • Réactions à solides consommables (classification, modèle à deux phases, modèle triphasique, modèle de Werther, exemple de calcul...)
  • Technologie des réacteurs à lits fluidisés

Transport pneumatique

  • Régime d'écoulement
  • Perte de charge
  • Configuration
  • Dégradation/attrition

Appréhender les fondamentaux de l'écoulement des silos

  • Transmission des contraintes dans les poudres
  • Profil de pression dans un silo
  • Types de silos et mode d'écoulement
  • Type d'écoulement : en masse ou en cheminée
  • Problèmes associés à l'écoulement des silos (ségrégation, submergence, formation de voûtes, mottage et auto-échauffement, explosion)

Caractérisation de la coulabilité des poudres sous consolidation

  • Transmission des contraintes dans les poudres consolidées
  • Etat des contraintes dans un milieu granulaire sous contrainte
  • Cercle de Mohr (concept, utilité, exemples)
  • Lieu d'écoulement et angle de frottement poudre-paroi
  • Fonction d'écoulement
  • Classification de Jenike de l'écoulement des poudres sous contrainte
  • Techniques expérimentales de caractérisation de la coulabilité

Risques associés aux silos

  • Présentation de l'arrêté Silos
  • Explosion de poussières
  • Caractérisation
  • Mesures de prévention

Dimensionnement et calcul des silos

  • Etat des contraintes dans un silo
  • Champs de contraintes statique : partie cylindrique, dans la trémie
  • Champ de contrainte dynamique dans la trémie
  • Applications et conséquences
  • Calcul de l'angle de trémie pour un écoulement régulier en masse
  • Calcul du diamètre de sortie pour éviter le voûtage
  • Corrélations utilisées pour le calcul des silos
  • Calcul du débit de soutirage
  • Procédure de calcul

Systèmes industriels d'aide à l'écoulement

  • Dispositifs à effet statique
  • Dispositifs à effet mécanique
  • Dispositifs à effet oscillatoire
  • Dispositifs à effet pneumatique

Etude de cas :Calcul et dimensionnement de silos

  • Travaux encadrés sur un cas d'étude : depuis les données brutes issues des mesures de coulabilité et leur exploitation pour le dimensionnement d'un silo.

Modélisation numérique du mouvement et de l'écoulement appliquée aux milieux granulaires

  • Modélisation numérique par la Méthode des Eléments Discrets : modéliser les mouvements collectifs des grains
  • Principales approches existantes et mise en œuvre numérique pour des applications industrielles (vidange de silos, frittage,...)
  • Un exemple d'application (Frittage)

 
Méthode pédagogique :
Présentation des fondamentaux, de l'état de l'art et des dernières avancées
Illustration par des exemples concrets issus de l'industrie

Intervenants

  1. Responsable scientifique
    Khashayar
    Professeur des Universités Groupe Interfaces et Milieux Divisés/ TIMR EA 4297 Dépt. Génie des Procédés Industriels, Université de Technologie de Compiègne (UTC)
  1. Intervenant(s)
    Pierre
    Professeur émérite, Expert en Technologie des poudres, UTC
  2. Intervenant(s)
    Jérôme
    Professeur à l'Université de Picardie Jules Verne, Laboratoire des Technologies innovantes

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