Simulation de l'hydrodynamique et des transferts de matière et de chaleur dans les réacteurs à lit fixe

This work deals with modelling and simulation of hydrodynamics, liquid-to-wall mass and heat transfer in fixed bed reactors with both single phase liquid and co-current gas/liquid down flow (trickle-beds). ln modelling, the averiged statistical approach developed by Kashiwa and Rauenzahn (1994) is adopted through the use of the code CFDlib. Different phenomenological relations of fluids/solid and gas/liquid interactions are used to close the process model equations. Simulations of hydrodynamics and liquid-to-wall mass transfer are carried out in trickling and dispersed flow regimes. ln addition to these two regimes, the simulation of induced pulsing flow is investigated. The results are compared to the experimental measurements previously obtained in our laboratory in trickle-bed reactors and to appropriate correlations of literature. Concerning heat transfer, only single phase liquid down flow is considered. The simulation is based on both homogenous and heterogeneous models.Ce travail est consacré à la modélisation et simulation de l'hydrodynamique et des transferts de matière liquide/paroi et de chaleur dans les réacteurs à lit fixe et à écoulement monophasique de liquide et diphasique (gaz-liquide) à co-courant vers le bas (RCLFA). En modélisation, l'approche utilisée est du type "bilans de populations", développée par Kashiwa et Rauenzahn (1994). Dans le but de fermer le système d'équations, plusieurs modèles phénoméno- logiques d'interactions fluides/solide et gaz/liquide sont utilisés. Dans le cas des réacteurs gaz/liquide à lit fixe et à écoulement à co-courant vers le bas, les simulations de l'hydrodynamique et du transfert de matière liquide/paroi sont effectuées en régime ruisselant et dispersé. En plus, de l'étude de ces deux régimes, la simulation du régime pulsé induit est traitée Toutes les simulations ont été réalisées à l'aide du code de calcul CFDLib. Les résultats obtenus sont comparés aux mesures expérimentales précédemment effectuées au laboratoire, et aux corrélations de la littérature. Enfin, en ce qui concerne le transfert de chaleur, la simulation d'un lit fixe et à écoulement monophasique est abordée notamment à l'aide des modèles à une et à deux températures. Ces études ont donné lieu à des résultats encourageants, qui vont servir de base à de prochaines études dans le domaine des écoulements en lit fixe avec réaction chimique