Détection et régimes de fluidisation
L'amplitude des fluctuations de la différence de pression \(\delta \Delta P\) du lit fluidisé mesurée en paroi de réacteur sont utilisées comme un indicateur de l'agitation due à la présence de bulles énergétiques ou à leur disparition, et donc comme un indicateur du régime d'écoulement. Les régimes de fluidisation sont identifiables par l'étude de variables globales comme \(\delta \Delta P\) en fonction de la vitesse de fluidisation, ou de la valeur \(\Delta P\) en fonction de la vitesse de gaz et du débit de solides recirculés, ou encore de profils de flux de solides transportés.
Le repérage des régimes dans un réacteur peut se faire de multiples manières. L'une des plus simples consiste à repérer la succession des régimes par l'amplitude des fluctuations temporelles d'une différence de pression pariétale locale, placée par exemple en partie médiane du réacteur. Lorsque l'on observe ces fluctuations à partir du régime de bullage, on voit tout d'abord les amplitudes des fluctuations augmenter en regard de la taille croissante des bulles et des perturbations de pression qu'elles induisent dans le réacteur. Puis on atteint un maximum lorsque la vitesse superficielle du gaz atteint la limite \(U_c\). L'amplitude diminue car les bulles sont déchirées par le passage de plus en plus rapide du gaz en leur sein. Cette diminution a lieu jusqu'à la vitesse \(U_k\). Certains auteurs distinguent alors un régime dit turbulent entre les deux vitesses limites \(U_k\) et \(U_{tr}\). Ce régime a tout de même une existence assez polémiquée pour certaines catégories de solides. Au-delà de \(U_{tr}\), on trouve le régime de fluidisation rapide qui est celui régnant notamment dans les réacteurs dits à lit circulant. Les caractéristiques de ces régimes sont les suivantes :
Tant que \(U< U_c\) : régimes de lits fluidisés captifs (homogène, bouillonnant, pistonnant), le lit peut être maintenu dans le réacteur sans dispositif de recirculation des particules qui s'envoleraient.
Trois vitesses sont distinguées au delà de \(U_{mb}\) : \(U_c\), \(U_k\), \(U_{tr}\)
pour \(U_c<U<U_k\) : régime de transition vers le régime turbulent les bulles se déchirent, la surface du lit devient mal définie, beaucoup d'entraînement,
pour \(Uk<U<U_{tr}\) : régime turbulent pas de bulles, pas de surface de lit, maintien du lit nécessite une recirculation,
pour \(U>U_{tr}\) : fluidisation rapide les solides s'agencent en amas, le profil de concentration en solides le long de l'axe vertical du réacteur est uniforme la concentration en solides dans le réacteur dépend du débit de recirculation.
