Modélisation de cuves de mélange équipées d'un agitateur de type PBT 45°

Modélisation de cuves de mélange équipées d'un agitateur de type PBT 45 °

Les fabricants d'agitateurs et de mélangeurs ont tendance à en surdimensionner les éléments mécaniques. En effet, si les systèmes d'agitation dynamique ont été l'objet de nombreuses études (expérimentales ou simulations numériques) ces dernières décennies, celles-ci ont porté principalement sur la caractérisation de la dynamique dans la cuve. Peu de travaux prospectent les aspects mécaniques, comme les efforts hydrauliques subis par l'agitateur en fonction du système d'agitation considéré, dont l'évaluation précise permettrait pourtant d'affiner les coefficients de sécurité qui déterminent le dimensionnement en question.

Ce rapport présente les résultats des travaux du groupe de travail « Agitation et Mélange », qui a comparé les règles de dimensionnement au résultat de plusieurs calculs CFD sur une configuration représentative et bien connue de l'ensemble des industriels du secteur en simulant une cuve de mélange équipée d'un mobile d'agitation de type PBT 45 ° à trois ou quatre pales.

L'équipe a décrit numériquement les caractéristiques globales de plusieurs dispositifs d'agitation dynamique équipés d'un mobile à pales inclinées à 45 °.

Les configurations standards (mobile centré, cuves équipées de trois ou quatre contre-pales) ont montré que les prédictions analytiques étaient proches des résultats numériques, à ceci près que l'effort radial obtenu numériquement est toujours inférieur de 10 % environ aux prédictions analytiques.

L'étude d'une configuration moins standard, sans contre-pales et avec le mobile d'agitation excentré, a donné des résultats bien différents : si les performances d'agitation restent similaires aux configurations standards, les efforts montrent des fluctuations très importantes. Le maximum d'effort radial peut alors atteindre 1,3 à 1,4 fois l'effort moyen.