colonne

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Text of colonne

  • quation du taux de transfert dans une colonne garnie

    SZPPaKNa gigair )( =

    )/()/()tan(

    )/(''

    32

    2

    valeurdifficilemmvolumedeunitparcontactdesurfaceakPamhmolescolonneladelongletconstransfertdetcoefficienK

    hmolesairldanseauldetransfertdetauxNag

    air

    =

    =

    =

    1.5. Colonne garnie

    C.3 - 2012 OPRATIONS FONDAMENTALES III C.Tibirna

    )()(sec

    )('')(

    )(int'')/(

    2

    mgarnissagedehauteurZmcolonneladeletransversationS

    kPaairldanseauldepartiellepressionPtablesTmoyennesature

    vapeurdepressionkPaerfaceleauldepartiellepressionPvaleurdifficilemmvolumedeunitparcontactdesurfacea

    g

    i

    =

    =

    =

    =

    =

  • Exercice dapplication 1.9Une colonne garnie de 0,7 mtres de diamtre et contenant 11 mtres de garnissage est utilise pourlhumidification de lair. Le coefficient de transfert de matire pour les conditions utilises est de375 moles/(hre.m3. kPa). La temprature de leau est gale 20 C lentre et 22 C la sortie. Lair entre une temprature sche de 35 C et une humidit relative de 20 %. Si la sortie dela tour, la temprature de lair gale 20,6 C et HR = 90 %:

    a. Quel est le dbit de lair lentre et la sortie de la tour en mtres cubes par minute?b. Quel est le dbit deau de refroidissement requis?

    C.3 - 2012 OPRATIONS FONDAMENTALES III C.Tibirna

  • Exercice dapplication 1.9Une colonne garnie de 0,7 mtres de diamtre et contenant 11 mtres de garnissage est utilise pourlhumidification de lair. Le coefficient de transfert de matire pour les conditions utilises est de375 moles/(hre.m3. kPa). La temprature de leau est gale 20 C lentre et 22 C la sortie. Lair entre une temprature sche de 35 C et une humidit relative de 20 %. Si la sortie dela tour, la temprature de lair gale 20,6 C et HR = 90 %:

    a. Quel est le dbit de lair lentre et la sortie de la tour en mtres cubes par minute?b. Quel est le dbit deau de refroidissement requis?

    C.3 - 2012 OPRATIONS FONDAMENTALES III C.Tibirna

    AIRtsche = 35 CHR = 20 %

    AIRt = 20,6 CHR = 90 %

    Z =11 m

    0,7 mH2O20 C

    H2O22 C

    Dbit volumique AH 1 = ?

    Dbit volumique AH 2 = ?Dbit massique H2O = ?b. a.

    a.

  • SZPPaKNa gigair )( =

    PsortiePentredemoyennekPaairldanseauldepartiellepressionPtableTmoyennesature

    vapeurdepressionkPaerfaceleauldepartiellepressionPkPamhmolestransfertdetcoefficienaKhmolesairldanseauldetransfertdetauxNa

    g

    i

    g

    air

    /)('')1.1(

    )(int''/375

    )/(''2

    =

    =

    ==

    =

    Exercice dapplication 1.9

    C.3 - 2012 OPRATIONS FONDAMENTALES III C.Tibirna

    mmgarnissagedehauteurZcalculetrepeutmcolonneladeletransversationS

    PsortiePentredemoyennekPaairldanseauldepartiellepressionPg

    11)()(sec

    /)(''2

    ==

    =

    =

    2)()( 22 sortieOHentreOH

    i

    PPP

    +=

    kPaCPP ventreOH 3392,2)20()(2 ==o (Table 1.1)

    kPaCPP vsortieOH 8929,2)22()(2 ==o

    erpolationCPv int)22( =o

    kPaPi 6161,2=

  • Exercice dapplication 1.9

    2)()( 21 sortiegentreg

    g

    PPP

    +=

    PxP

    PxP

    sortieg

    entreg

    =

    =

    2)(

    1)(

    2

    1

    airOH

    OH

    airOH

    OH

    molmolmol

    MMH

    MH

    x+

    =

    +=

    2

    2

    2

    2

    10001

    1

    1airOH

    OH

    airOH

    OH

    molmolmol

    MMH

    MH

    x+

    =

    +=

    2

    2

    2

    2

    10002

    2

    2

    C.3 - 2012 OPRATIONS FONDAMENTALES III C.Tibirna

    H1 = 7 gH2O/kgASH2 = 13,8 gH2O/kgAS

    kPaPxP

    kPaPxP

    sortieg

    entreg

    23,2325,101022,0

    11,1325,101011,0

    2)(

    1)(

    2

    1

    ===

    ===

    kPaPg 67,1=

  • Exercice dapplication 1.9

    2385,027,0

    2

    22

    mDS =

    =

    = pipi hmolesNaair /5,1502=

    hOHkg

    gkg

    molesg

    hmoles

    m OH2

    3 05,2710100,185,1502

    2==&

    Bilan massique sur leau

    )( HHmm = && kgASmm OH 9,3977== &&

    C.3 - 2012 OPRATIONS FONDAMENTALES III C.Tibirna

    )(2 entresortieASOH HHmm = && h

    kgASHH

    mm

    OHAS 9,3977

    12

    2=

    =

    &&

    Calcul Volume humide (VH1) lentre

    ASkgAHmHKTVH

    31

    11 88,018007,0

    291308

    2734,22

    18291)(

    2734,22

    =

    +=

    +=

    ASkgAHmHKTVH

    32

    22 85,002,180138,0

    97,2816,293

    2734,22

    02,1897,281)(

    2734,22

    =

    +=

    +=

  • Exercice dapplication 1.9

    hAHmVmV HASAH

    3

    11 6,3500== &&

    hAHmVmV HASAH

    3

    22 2,3381== &&

    nergie absorbe par leau = nergie cde par lair

    C.3 - 2012 OPRATIONS FONDAMENTALES III C.Tibirna

    nergie absorbe par leau = nergie cde par lair

    TcmQ pOHOH = 22 & )( 12 hhmQ ASair = &

    hh11 = 54 kJ/kg AS= 54 kJ/kg AShh22 = 56 kJ/kg AS= 56 kJ/kg AS h

    kgTc

    hhmm

    p

    ASOH 6,951

    )( 122 =

    =

    &&

  • 1.6. Transfert de matire quivaut une migration de divers composs lintrieur dune phase ou entre

    des phases Se fait par diffusion molculaire ou par convection naturelle ou force Migration due un diffrence de potentiel (concentration, temprature, pression) Diffrence de potentiel = volution spontane vers luniformit de la concentration

    =transfert de matire Humidification transfert de la vapeur de leau vers lair non-satur

    C.3 - 2012 OPRATIONS FONDAMENTALES III C.Tibirna

    Humidification transfert de la vapeur de leau vers lair non-satur Pas de diffusion molculaire = processus lent qui sapplique une molcule migrant

    soit dans un milieu immobile (solide) soit dans un fluide scoulant en rgime laminaire perpendiculairement la direction de la diffusion molculaire

    En humidification (dshumidification) transfert par convection Processus rapide dans lequel leau est entrane dans un courant dair La convection est le mouvement de matire caus par un mouvement forc des fluides La tour de refroidissement et la colonne garnie = changeurs contact permanent

  • 1.6. Transfert de matire

    Permet un transfert de matire sans quil ait dtages matrialiss de transfert

    Adaptabilit en industrie et cot moins lev quune installation tages individualiss

    Exige une surface grande de contact entre les deux phases traites Efficacit = la surface de contact par unit de volume grande = garnissage

    changeurs contact permanent

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    Efficacit = la surface de contact par unit de volume grande = garnissage Les garnissages les plus rpandus : anneaux de Raschig (verre ou cramique) et les

    selles de Berl Pour avoir un transfert notable = diffrence de potentiel entre

    les deux phases Lquilibre nest jamais ralis dans lensemble de ces appareils On opre ces changeur toujours en contre-courant

  • 1.6. Transfert de matireQuantit de matire transfre par unit de temps en convection naturelle ou force

    )()( aireaucentresortieASv CCAkHHmm == && (1.28)

    )//(')(

    )/()//(

    33

    2

    mmoloumkgeauldansicomposduionconcentratCmconsidreaireousurfaceA

    smconvectionparmassedetransfertdetcoefficienksmolouskgmassedetransfertdetauxm

    c

    v

    =

    =

    =

    =&

    C.3 - 2012 OPRATIONS FONDAMENTALES III C.Tibirna

    )//(')//('

    33

    33

    mmoloumkgairldansicomposduionconcentratCmmoloumkgeauldansicomposduionconcentratC

    air

    eau

    =

    =

    )( aireauv

    c CCAmk

    =

    & (1.29)m3/(m2.s)

    kc = volume (m3) du compos i transport travers une surface dun mtre carr par seconde

  • 1.6. Transfert de matirekc = coefficient de transfert de masse

    dpend de: 1) la nature du fluide dentranement, 2) de son rgime dcoulement et de la 3) diffusivit de la molcule i considre le transfert de masse survient dans la direction des concentrations dcroissantes peut tre prdit en utilisant des invariants de similitude = nombres sans dimension invariants de similitude sont calculs en considrant le cas dun fluide (air) scoulant autour dune sphre (goutte deau)

    C.3 - 2012 OPRATIONS FONDAMENTALES III C.Tibirna

    scoulant autour dune sphre (goutte deau)dimension caractristique (d) prendre en considration pour le calcul des nombres de Reynolds et de Sherwood est le diamtre de la sphre deau.

    dvN =Re

    1) Le nombre de Reynolds (NRe) = rapport des forces dinertie dun fluide par rapport aux forces de viscosit :

    )(dim).(cos

    )/()/( 3

    mtiquecaractrisensiondsPafluideduitvis

    smfluideduvitessevmkgfluideduvolumiquemasse

    =

    =

    =

    =

    (1.30)

  • 1.6. Transfert de matire2) Le nombre de Sherwood (NSh) dcrit le gradient de concentration adimensionnel la surface du produit

    i

    cSh D

    dkN =)(dim

    )/()/(

    2

    mtiquecaractrisensiondsmifluidedumassiquediffusivitD

    smconvectionparmassedetransfertdetcoefficienki

    c

    =

    =

    =

    3) Le nombre de Schmidt (NSc) = rapport entre la viscosit cinmatique et la diffusivit massique :

    (1.32)

    C.3 - 2012 OPRATIONS FONDAMENTALES III C.Tibirna

    diffusivit massique :

    iSc D

    N

    =

    )/().(cos

    )/(

    2

    3

    smifluidedumassiquediffusivitDisPafluideduitvis

    mkgfluideduvolumiquemasse

    =

    =

    =

    On calcule NRe et NSc (NRe < 450 et NSc < 250) et on applique:3/12/1

    Re6,00,2 ScSh NNN +=

    On revient en (1.32) avec N Sh et on calcule kc

    (1.33)