2A : Réacteurs non-idéaux

ECOULEMENTS DANS LES REACTEURS
DISTRIBUTION DES TEMPS DE SEJOUR

H. DELMAS
A.M. WILHELM

PLAN DU COURS :

I-DTS : définitions
II- DTS : détermination expérimentale
II-1- Traceur
II-2- Injection-impulsion
II-3- Injection-échelon
II-4- Méthode des deux mesures
III- MOMENTS
IV- REACTEURS IDEAUX
IV-1- Réacteur parfaitement mélangé
IV-2- Réacteur piston
V- EXPLOITATION D’UNE EXPERIENCE DE DTS
V-1- Forme adimensionnelle
V-2- Echantillonnage
V-3- Diagnostiques de mauvais fonctionnements
V-4- Réacteurs polyphasiques
VI- MODELES D’ECOULEMENT
VI-1- Bacs en cascade
VI-2- Modèle piston-dispersion
VI-3- Association de réacteurs idéaux
VII- CONSEQUENCES DES NON-IDEALITES EN REACTION
VII-1- Bacs en cascade-Associations de réacteurs idéaux
VII-2- Modèle piston-dispersion
VII-3- Modèle des filets en parallèle

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Introduction
Réacteur ouvert en régime d’écoulement permanent.
Temps de séjour d’une molécule : temps passé par une molécule dans le réacteur.
Etat de mélange du réacteur relié à la distribution des temps de séjours :
- RPiston : toutes les molécules ont le même temps de séjour
- RAC : temps de séjour très différents.

Objectifs du cours :
-

Caractériser l’état de mélange d’un réacteur
Identifier ses défauts d’écoulement
Représenter le réacteur par un modèle
Prévoir les performances en réaction

Démarche :
Distribution des temps de séjour

Exemples d’application :
Réacteurs monophasiques ouverts (gaz , liquide, ou solide).
Réacteurs polyphasiques : étude de chaque phase.

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I- DISTRIBUTION DES TEMPS DE SEJOUR : définitions
Hypothèses :
- phénomènes déterministes
- écoulement en régime permanent
- fluide incompressible
Définitions de E(t) et F(t):
E(t), distribution des temps de séjour, est telle que E(t).dt est la fraction du débit de sortie qui est restée dans le réacteur un temps compris entre t et t+dt.

Propriétés de E(t) :
- E(t) est toujours positive
+∞

- E(t) est normée : ∫ E( t ).dt = 1
-1

0

- E(t) [T ] t2 ∫ E( t ).dt : fraction