Caractérisation locale des mélanges de fluides à l’aide d’une Méthode non intrusive (la vélocimétrie ultrasonore pulsée)

Les opérations de mélanges ou de dispersion sont largement rencontrées dans
de nombreux procédés industriels. En effet, les processus d’homogénéisation et de
transformation, physique ou chimique, de la matière ou du transfert d’énergie sont à la
base de nombreux secteurs industriels, tels que : l’agroalimentaire, la pétrochimie,
l’industrie pharmaceutique, la cosmétique, la papeterie… Néanmoins, le choix des
systèmes d’agitations, permettant de réaliser les opérations de mélangeages ou
d’extractions, dépend essentiellement de leurs capacités de transferts de masse et
d’énergie, leur efficacité, ainsi que de leur consommation énergétique. L’extraction des
profils de vitesses et ceux de l’intensité turbulente par vélocimétrie ultrasonore pulsée
permet d’estimer quantitativement et qualitativement l’évolution locale et globale du
mélange à toutes les échelles (macroscopique, intermédiaire et microscopique) à travers
l’estimation des temps de mélange multi échelle ou bien à l’aide de l’indice de
ségrégation. Dans ce travail, nous allons présenter les mécanismes inhérents à chaque
échelle de mélange en associant ces derniers aux effets hydrodynamiques rencontrés lors
d’un écoulement de fluide à travers un mélangeur statique de type SMX. A cet effet, on
présentera en premier lieu, les évolutions des profils de vitesses et ceux de l’intensité
turbulente obtenus par vélocimétrie ultrasonore pulsée. L’analyse hydrodynamique de
l’écoulement permet d’estimer les temps de mélanges multi échelle en fonction du débit et
de caractériser la qualité du mélange à travers le SMX en régime turbulent. L’objectif de
ce travail est de valider une approche locale et donc plus précise de la détermination des
temps de mélanges multi échelles (macro mixing, méso mixing et micro mixing), à l’aide
d’une méthode non intrusive ; la VUP. Cette approche permettra de mieux apprécier
l’impact de la turbulence locale sur les processus de mélanges. Une application future de
cette approche pourra être envisagé dans les mélanges gazeux et plus particulièrement
ceux contenant l’hydrogène.