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L’augmentation de la capacité de calcul a permis d’améliorer les capacités de modélisation et de simulation des processus chimiques. La dynamique des fluides numérique (CFD) est un outil utile pour étudier les performances d’un procédé à la suite de modifications géométriques et opérationnelles. La CFD permet d’identifier l’hydrodynamique à l’intérieur de procédés à géométrie complexe où se produisent des réactions chimiques et des transferts de chaleur et de masse. La CFD a fait l’objet d’une grande attention de la part des chercheurs ces dernières années. Ce livre comprend 11 manuscrits publiés dans diverses revues MDPI.
Résumé Chapitre 1 : L’hydrogène pourrait être un carburant prometteur et est souvent considéré comme un vecteur d’énergie propre car il peut être produit à partir d’éthanol. L’utilisation de l’éthanol présente plusieurs avantages, car il s’agit d’une matière première renouvelable, facile à transporter, biodégradable, peu toxique, à forte teneur en hydrogène et facile à stocker et à manipuler. Le reformage de la vapeur d’éthanol s’effectue à des températures relativement basses par rapport à d’autres combustibles hydrocarbonés et a été largement étudié en raison du rendement élevé de la formation d’hydrogène. Un nouveau modèle de simulation de la dynamique des fluides numérique (CFD) du reformage de l’éthanol à la vapeur (ESR) a été développé dans ce travail. Le modèle du système de reformage est composé d’un brûleur d’éthanol et d’un réacteur à lit catalytique. L’éthanol liquide est brûlé dans le foyer, puis le flux de chaleur radiatif du brûleur est transféré au réacteur à lit catalytique pour transformer le mélange de vapeur d’éthanol en hydrogène et en dioxyde de carbone. Le modèle de calcul proposé se compose de deux phases : la simulation du brûleur d’éthanol à l’aide du logiciel Fire Dynamics Simulator (FDS) (version 5.0) et une simulation multi-physique du processus de reformage de la vapeur se produisant à l’intérieur du reformeur. Le logiciel multi-physique COMSOL (version 4.3b) a été utilisé dans ce travail. Il résout simultanément l’écoulement des fluides, le transfert de chaleur, la diffusion avec les équations de cinétique des réactions chimiques et l’analyse structurelle. Il est démontré que le taux de dégagement de chaleur produit par le brûleur à éthanol peut fournir le flux de chaleur nécessaire pour maintenir le processus de reformage. Il a été constaté que les fractions de masse de l’hydrogène et du dioxyde de carbone augmentent le long de l’axe du reformeur. La fraction massique de l’hydrogène augmente avec l’augmentation du flux de chaleur par rayonnement. Il a été démontré que les contraintes de Von Mises augmentent avec les flux de chaleur. Les questions de sécurité concernant l’intégrité structurelle de l’enveloppe en acier sont également abordées. Ce travail montre clairement qu’en utilisant de l’éthanol qui a une faible conversion de température, la diminution de la résistance structurelle du tube d’acier est faible. Les résultats numériques indiquent clairement que dans des conditions normales de reformage de l’éthanol (la température de l’acier est d’environ 600 °C ou 1112 °F), le temps de rupture de l’alliage d’acier HK-40 augmente considérablement. Dans ce cas, le temps de rupture est supérieur à 100 000 heures (plus de 11,4 ans).
[1] Simulation CFD du système de reformage à la vapeur de l’éthanol pour la production d’hydrogène. ChemEngineering 2018, 2, 34. https://lnkd.in/dffFk4fs
Résumé Chapitre 2 : Différents types d’explosions sont provoqués par l’énergie interne accumulée dans un gaz comprimé ou un liquide surchauffé. Un exemple bien connu de ce type d’explosion est l’éclatement d’un récipient contenant une substance liquéfiée sous pression, connu sous le nom de Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion (BLEVE). L’accident de BLEVE à chaud est principalement dû à l’échauffement direct (feu de nappe ou feu de jet) de l’enveloppe en acier du côté vapeur du réservoir à des températures supérieures à 400 °C. L’isolation thermique autour du réservoir peut réduire et retarder de manière significative l’échauffement excessif de l’enveloppe du réservoir en cas d’incendie. Les pompiers auront ainsi suffisamment de temps pour atteindre le lieu de l’accident et refroidir le réservoir de GPL (gaz de pétrole liquéfié) afin d’éviter le BLEVE, d’éteindre l’incendie ou d’évacuer les personnes se trouvant à proximité de l’accident. L’algorithme proposé aborde plusieurs aspects de l’accident de BLEVE et de son atténuation : Dynamique des fluides numérique (CFD) Simulation du feu de jet à l’aide du logiciel Fire Dynamics Simulator (FDS) en utilisant la simulation des grands tourbillons (LES) ; calcul des flux de chaleur convectifs et radiatifs en utilisant la théorie du feu de jet impactant ; réalisation d’une analyse thermochimique et de transfert de chaleur sur le revêtement en vinylester tissé de verre de la cuve à l’aide du logiciel FDS (version 5) ; et COMSOL Multiphysics (version 4.3b) pendant la phase de chauffage du composite et le calcul du temps nécessaire à l’évaporation du propane liquéfié en utilisant les première et deuxième lois de la thermodynamique.
[2] CFD Simulation and Mitigation with Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion (BLEVE) Caused by Jet Fire. ChemEngineering 2019, 3, 1. https://www.mdpi.com/2305-7084/3/1/1
Résumé Chapitre 3 : L’acide lévulinique (AL) a été classé dans le « Top 10 » des éléments constitutifs des futures bioraffineries proposées par le ministère américain de l’énergie. Il est considéré comme l’une des molécules plateformes les plus importantes pour la production de produits chimiques fins et de carburants en raison de sa compatibilité avec les processus existants, de son économie de marché et de sa capacité industrielle à servir de plateforme pour la synthèse d’importants dérivés. L’hydrogénation du LA pour produire de la γ-valérolactone (GVL) est un domaine de recherche actif en raison du potentiel du GVL à être utilisé comme biocarburant en soi et pour sa transformation ultérieure en carburants à base d’hydrocarbures. Cet article présente une nouvelle conception d’un réacteur d’hydrogénation simple, rentable et sûr pour la transformation de l’acide lévulinique en γ-valérolactone (GVL) en utilisant un fluide organique à point d’ébullition élevé. Le réacteur d’hydrogénation est composé d’une source de chaleur – un fluide organique (appelé « DOWTHERM A » ou « thermex ») et d’un réacteur catalytique. Les avantages des fluides à température d’ébullition élevée, ainsi que les progrès des technologies d’hydrocraquage et de reformage réalisés par les industries du pétrole et du gaz, rendent le concept organique plus approprié et plus sûr (dans l’industrie métallurgique, il est bien connu que l’eau entrant en contact avec un métal liquide présente un risque d’explosion de vapeur) pour le chauffage du réacteur d’hydrogénation. La version 4.3b du logiciel multi-physique COMSOL a été utilisée dans ce travail et résout simultanément les équations de continuité, de Navier-Stokes (écoulement des fluides), d’énergie (transfert de chaleur) et de diffusion avec la cinétique des réactions chimiques. Il a été démontré que le flux de chaleur fourni par le fluide organique DOWTHERM A pouvait fournir le flux de chaleur nécessaire au maintien du processus d’hydrogénation. Il a été constaté que les fractions massiques d’hydrogène et d’acide lévulinique diminuaient le long de l’axe du réacteur. La fraction massique de GVL a augmenté le long de l’axe du réacteur.
[3] CFD Design of Hydrogenation Reactor for Transformation of Levulinic Acid to γ-Valerolactone (GVL) by using High Boiling Point Organic Fluids. ChemEngineering 2019, 3, 32. https://lnkd.in/daHnvenT
Résumé Chapitre 4 : Un algorithme avancé a été développé afin d’analyser les performances du processus de remouillage du pétrole brut circulant à l’intérieur des tubes des rebouilleurs. Le modèle proposé est composé d’un brûleur à l’heptane et d’un réseau de tubes. Le flux de chaleur produit par le brûleur est transféré au pétrole brut qui s’écoule à l’intérieur du tube. Le modèle de calcul est composé de deux phases : la simulation de l’incendie à l’aide du logiciel Fire Dynamics Simulator (FDS) version 5.0 et le calcul de l’ébullition nucléée du pétrole brut. Le code FDS est formulé sur la base de la CFD (Computational Fluid Dynamics) de l’élément chauffant du feu. Les propriétés thermophysiques (telles que la conductivité thermique, la capacité calorifique, la tension superficielle et la viscosité) du pétrole brut ont été estimées à l’aide de corrélations empiriques. Le transfert de chaleur thermique vers le mélange biphasé de pétrole brut en cours d’évaporation, produit par la génération de bulles sur la paroi (ébullition nucléée), a été calculé à l’aide de la corrélation de Chen. On a supposé que le coefficient global de transfert de chaleur par convection est composé du coefficient de convection de l’ébullition nucléée et du coefficient de convection turbulente forcée. Le premier est calculé par l’équation empirique de Forster Zuber. Le second est calculé à partir de la relation Dittus-Boelter. Afin de valider le coefficient de transfert de chaleur de l’ébullition nucléée, une comparaison a été effectuée avec le coefficient de convection de l’ébullition nucléée obtenu par l’équation de Mostinski. L’erreur relative entre les coefficients de transfert de chaleur convectif de l’ébullition nucléée est de 10,5 %. La solution numérique FDS a été réalisée à l’aide de la méthode LES (Large Eddy Simulation). Ce travail a été étendu pour inclure également les aspects d’intégrité structurelle du tuyau métallique du rebouilleur en utilisant le logiciel COMSOL Multiphysics. Il a été constaté que la contrainte calculée est inférieure à la résistance ultime à la traction de l’alliage d’acier AISI 310.
[4] CFD Simulation of Forced Recirculating Fired Heated Reboilers (Simulation CFD de rebouilleurs chauffés à recirculation forcée). Processes 2020, 8, 145. https://lnkd.in/de3CuY_J
Résumé Chapitre 5 : Le coke de pétrole est un solide riche en carbone et de couleur noire. Malgré les risques environnementaux posés par l’exploitation du coke de pétrole, il est principalement utilisé comme combustible de cuisson et de combustion dans les centrales électriques et les usines de production de ciment. Il est considéré comme un substitut prometteur pour les centrales électriques au charbon en raison de son pouvoir calorifique supérieur, de sa teneur en carbone et de sa faible teneur en cendres. Un modèle informatique de dynamique des fluides (CFD) du reformage du méthane à la vapeur a été développé dans le cadre de cette recherche. Le système de production d’hydrogène est composé d’un brûleur à coke de pétrole et d’un réacteur à lit catalytique. La chaleur dégagée par la combustion du coke de pétrole a été utilisée pour le chauffage convectif et radiatif du lit catalytique afin de maintenir la réaction de reformage à la vapeur du méthane en hydrogène et en monoxyde de carbone. Cet algorithme de calcul se compose de trois étapes : la simulation de la combustion du coke de pétrole à l’aide du logiciel FDS (Fire Dynamics Simulator), couplée à une analyse structurelle thermique du revêtement du brûleur et à un calcul multiphysique du processus de reformage du méthane à la vapeur (MSR) qui se déroule à l’intérieur du lit de catalyseur. L’analyse structurelle du revêtement du brûleur a été réalisée en couplant les solutions de l’équation de conduction thermique, de l’équation de Darcy sur l’écoulement de la vapeur en milieu poreux et de l’équation de la mécanique des structures. Afin de valider la température des gaz et la fraction molaire du monoxyde de carbone obtenues par le calcul FDS, une comparaison a été effectuée avec les résultats de la littérature. La température maximale obtenue à partir de la simulation de combustion était d’environ 1440 °C. La température calculée est similaire à la température rapportée, qui est également proche de 1400 °C. La fraction molaire maximale de dioxyde de carbone relevée était de 15,0 %. Le logiciel multi-physique COMSOL résout simultanément les équations de transport de l’écoulement des fluides du milieu catalytique, de la chaleur et de la masse avec les équations de transport de la cinétique des réactions chimiques du réacteur à lit catalytique de reformage du méthane à la vapeur. La conversion du méthane est d’environ 27 %. La vapeur et le méthane se décomposent le long du réacteur à lit catalytique selon la même pente. Des valeurs similaires ont été rapportées dans la littérature pour une température de MSR de 510 °C. La fraction de masse d’hydrogène a augmenté de 98,4 %.
[5] Conception multiphysique du brûleur Pet-Coke et production d’hydrogène par application du système de reformage à la vapeur du méthane. Clean Technol. 2021, 3, 260-287. https://lnkd.in/dZKBgmcC
Résumé Chapitre 6 : L’analyse thermodynamique du cycle organique de Rankine (ORC) a été réalisée dans ce travail. Le brûleur de coke de pétrole a fourni le flux de chaleur nécessaire à la chaudière de butane. La simulation de la combustion du coke de pétrole a été réalisée à l’aide du logiciel Fire Dynamics Simulator (FDS) version 5.0. La validation des résultats des calculs du FDS a été effectuée en comparant la température du mélange gazeux et du CO2 Les fractions molaires ont été comparées à celles de la littérature. Il a été constaté qu’elles sont similaires à celles rapportées dans la littérature. Une analyse de prévision temporelle par intelligence artificielle (IA) a été effectuée sur ce travail. L’algorithme d’IA a été appliqué aux relevés des capteurs de température et de suie. Deux bibliothèques Python ont été utilisées pour prévoir le comportement temporel des relevés de thermocouple : Le modèle statistique-ARIMA (Auto-Regressive Integrated Moving Average) et la bibliothèque d’apprentissage approfondi KERAS. ARIMA est une classe de modèles qui capture une série de structures temporelles standard différentes dans les données de séries temporelles. Keras est une bibliothèque python appliquée à l’apprentissage profond et fonctionne au-dessus de Tensor-Flow. Elle a été développée afin d’exécuter des modèles d’apprentissage profond aussi rapidement et facilement que possible pour la recherche et le développement. La précision du modèle et la perte de modèle montrent des performances comparables (formation et test). Le butane a été utilisé comme fluide de travail dans l’ORC. Le butane est considéré comme l’un des meilleurs fluides purs en termes d’efficacité énergétique. Il présente un faible forçage radiatif spécifique (RF) par rapport à l’éthane et au propane. En outre, son potentiel d’appauvrissement de la couche d’ozone est nul et son potentiel de réchauffement de la planète est faible. Il est considéré comme inflammable, très stable et non corrosif. Les propriétés thermodynamiques du butane nécessaires pour évaluer le taux de chaleur et la puissance ont été calculées à l’aide du calculateur thermodynamique en ligne ASIMPTOTE. Il a été démontré que la puissance nette calculée du cycle ORC est similaire à la puissance nette rapportée dans la littérature (erreur relative de 4,8 %). Le système énergétique ORC proposé obéit aux première et deuxième lois de la thermodynamique. Le rendement thermique du cycle est de 20,4 %.
[6] Conception thermodynamique du cycle organique de Rankine (ORC) basé sur la combustion du coke de pétrole. ChemEngineering 2021, 5, 37. https://lnkd.in/dX7czfm7
Résumé Chapitre 7 : Le FAME (biodiesel) est un carburant alternatif qui peut être produit à partir d’huiles végétales. La recherche et le développement de sources d’énergie renouvelables suscitent un intérêt croissant. Une solution possible est un biocarburant utilisable dans les moteurs à allumage par compression (moteurs diesel) produit à partir de biomasse riche en graisses et en huiles. Cet article présente une nouvelle conception plus sûre d’un réacteur d’estérification pour la production de FAME (biodiesel) en utilisant un fluide à point d’ébullition élevé (appelé phényl-naphtalène). Une simulation CFD de la production de biodiesel à l’aide d’un liquide ionique de sulfate d’hydrogène de méthyl-imidazolium a été réalisée. Les liquides ioniques (LI) sont composés d’anions et de cations qui existent sous forme liquide à des températures relativement basses. Ils présentent de nombreux avantages, tels que la stabilité chimique et thermique, une faible inflammabilité et une faible pression de vapeur. Dans ce travail, les liquides ioniques ont été utilisés dans des réactions organiques en tant que solvants et catalyseurs de la réaction d’estérification. Les grandes qualités des fluides à haute température d’ébullition, ainsi que les progrès réalisés dans les industries du pétrole et du gaz, rendent le concept organique plus approprié et plus sûr (l’eau entrant en contact avec du métal liquide peut provoquer un risque d’explosion de vapeur) pour chauffer le réacteur d’estérification. Le code COMSOL Multiphysics a été utilisé et résout simultanément les équations de continuité, d’écoulement des fluides, de transfert de chaleur et de diffusion avec les équations de cinétique des réactions chimiques. Il a été démontré que le flux de chaleur pouvait fournir le flux de chaleur nécessaire pour maintenir le processus d’estérification. Il a été constaté que les fractions massiques de méthanol et d’acide oléique diminuent le long de l’axe du réacteur. La fraction massique du FAME augmente le long de l’axe du réacteur. Le rendement maximal en biodiesel obtenu dans le réacteur d’estérification était de 86 %. Cette valeur est très similaire aux résultats expérimentaux obtenus par Elsheikh et al.
[7] Thermal Hydraulics and Thermochemical Design of Fatty Acid Methyl Ester (Biodiesel) Esterification Reactor by Heating with High Boiling Point Phenyl-Naphthalene Liquid. Fluids 2022, 7, 93. https://lnkd.in/d47S9GRi
Résumé Chapitre 8 : Une simulation des grands courants et une étude thermodynamique ont été réalisées sur les composants du cycle organique de Rankine (ORC) (chaudière, évaporateur, turbine, pompe et condenseur). Le brûleur de coke de pétrole a fourni le flux de chaleur nécessaire à l’évaporateur de butane. Un liquide à point d’ébullition élevé (appelé phényl-naphtalène) a été utilisé dans l’ORC. Le liquide à point d’ébullition élevé est plus sûr (le risque d’explosion de vapeur peut être évité) pour chauffer le flux de butane. Il présente la meilleure efficacité énergétique. Il est non corrosif, très stable et inflammable. Le logiciel Fire Dynamics Simulator (FDS) a été utilisé pour simuler la combustion du coke de pétrole et calculer le taux de dégagement de chaleur (HRR). La température maximale du 2-Phénylnaphtalène circulant dans la chaudière est bien inférieure à sa température d’ébullition (600 K). L’enthalpie, l’entropie et le volume spécifique nécessaires à l’évaluation des taux de chaleur et de la puissance ont été calculés à l’aide du code thermodynamique THERMOPTIM. La conception proposée de l’ORC est plus sûre. En effet, le butane inflammable est séparé de la flamme produite dans le brûleur à coke de pétrole. L’ORC proposé obéit aux deux lois fondamentales de la thermodynamique. La puissance nette calculée est de 3260 kW. Elle est en bon accord avec la puissance nette rapportée dans la littérature. Le rendement thermique de l’ORC est de 18,0 %.
[8] Large Eddy Simulation and Thermodynamic Design of the Organic Rankine Cycle Based on Butane Working Fluid and the High-Boiling-Point Phenyl Naphthalene Liquid Heating System. Entropy 2022, 24, 1461. https://lnkd.in/dZrkKhaK
Résumé Chapitre 9 : L’anesthésie par inhalation est assurée par un système de ventilation assistée. Elle est principalement composée de xénon ou d’oxyde nitreux, d’hydrocarbures halogénés (HHC) et d’oxygène. Afin de réduire les coûts des composés anesthésiques, les anesthésiques restants présents dans l’expiration sont recyclés et réutilisés, afin de minimiser la quantité d’anesthésiques frais. Un mélange d’hydroxyde alcalin (appelé chaux sodée) est utilisé pour éliminer le CO2 de l’exhalation. Toutefois, des composés toxiques peuvent se former lors de la réaction de la chaux sodée avec les hydrocarbures halogénés. Les liquides ioniques présentent plusieurs avantages tels que l’absence de volatilité, la fonctionnalité, la grande solubilité du carbone et les faibles besoins en énergie pour la régénération. Dans le cadre de cette recherche, l’élimination du dioxyde de carbone à l’aide de liquides ioniques a fait l’objet d’une étude numérique. Le logiciel d’éléments finis multi-physiques COMSOL a été utilisé. Il résout les équations de continuité, d’écoulement des fluides et de diffusion. Un nouvel algorithme a été développé pour calculer l’absorption du rayonnement infrarouge (IR) du CO2. Son coefficient d’absorption a des propriétés qui dépendent de la longueur d’onde. Le coefficient d’absorption des gaz a été calculé à l’aide de la base de données spectrales HITRAN. Il a été constaté que le coefficient d’absorption du CO2 est absorbé presque complètement par le 1-éthyl-3-méthylimidazolium dicyanamide ([emim][DCA]) après une période de 1000 s. Il a été démontré que le coefficient d’absorption du CO2 peut être négligé dans l’intervalle inférieur à 1,565 μm, puis à 1,6 μm, il augmente du même ordre que celui du CO. Il est donc possible de détecter le CO2 en appliquant une diode laser capable de transmettre un rayonnement IR à une longueur d’onde de 1,6 μm. Cette durée est fonction du coefficient de diffusion du CO2 dans la membrane et dans le liquide ionique.
[9] Numerical Study of CO2 Removal from Inhalational Anesthesia System by Using Gas-Ionic Liquid Membrane (Étude numérique de l’élimination du CO2 du système d’anesthésie par inhalation à l’aide d’une membrane à liquide ionique). ChemEngineering 2023, 7, 60. https://lnkd.in/dqY7Fu9w
Résumé Chapitre 10 : Le sulfure d’hydrogène (H2S) est considéré comme un gaz toxique et corrosif, que l’on trouve couramment dans le gaz naturel, le pétrole brut et d’autres combustibles fossiles. Ce gaz corrosif peut entraîner une fissuration par corrosion sous contrainte (FCC). Ce phénomène est causé par l’influence combinée d’une contrainte de traction et d’un environnement corrosif. Il peut entraîner la rupture soudaine d’alliages métalliques normalement ductiles, en particulier à une température élevée. La désulfuration est le processus d’élimination du H2S de ces combustibles afin de réduire leurs effets nocifs sur l’environnement et la santé. Les liquides ioniques (IL) ont montré un grand potentiel d’application en tant qu’absorbants liquides pour le H2S en raison de leurs avantages tels que la non-volatilité, la fonctionnalité, la haute solubilité du carbone et les faibles besoins en énergie pour la régénération. Le système d’extraction du sulfure d’hydrogène proposé se compose d’un tube, d’une membrane et d’une coquille. Les liquides ioniques à base de 1-éthyl-3-méthylimidazolium (emim) avec l’anion bis-(trifluorométhyl) sulfonylimide (NTf2) ont été sélectionnés en raison de leur forte teneur en H2coefficient de diffusion S. Des membranes avancées en oxyde de graphène fonctionnalisé (GO) ont été utilisées dans cette conception. Dans cette recherche, les membranes H2L’extraction de S avec des liquides ioniques a été étudiée numériquement. Le code COMSOL d’éléments finis et multi-physiques a été utilisé pour résoudre les équations de continuité, d’écoulement turbulent des fluides (modèle k-ε) et de diffusion transitoire. Pour de petites périodes de temps, il y a un gradient marqué dans H2S à l’intérieur de la section de la coquille. Cela s’explique par le fait que le coefficient de diffusion de H2S dans le liquide ionique est très faible et la section de la coquille est beaucoup plus épaisse que la membrane. Il a été déterminé que H2S est absorbé presque complètement par les liquides ioniques après une période de temps de 30 000 s.
[10] CFD Simulation of Hydrogen Sulfide (H2S) Desulfurization Using Ionic Liquids and Graphene Oxide Membrane (Simulation CFD de la désulfuration du sulfure d’hydrogène (H2S) en utilisant des liquides ioniques et une membrane d’oxyde de graphène). Fuels 2023, 4, 363-375. https://lnkd.in/dniBwT98
Résumé Chapitre 11 : Les oléfines sont des éléments essentiels de l’industrie pétrochimique, servant de matières premières pour la production de divers produits tels que les plastiques, les fibres synthétiques, les détergents, les solvants et d’autres produits chimiques. Dans le FCC, les charges pétrolières lourdes sont injectées dans une unité de craquage catalytique, où elles sont mélangées à un catalyseur. Le catalyseur aide à décomposer les grosses molécules d’hydrocarbures en fragments plus petits, y compris les oléfines comme le propylène et l’éthylène. Ces réactions de polymérisation se produisent à des températures élevées. Elles nécessitent une évacuation de la chaleur aussi rapide que possible afin de contrôler la température du réacteur et d’éviter les « points chauds » dans le régénérateur ou les réactions d’oxydation localisées (et d’éviter la rupture par fluage de la gaine d’acier du régénérateur). Le refroidissement de la surface de la gaine du régénérateur peut être réalisé par l’impact de gouttelettes d’eau (spray), éjectées d’une buse de pulvérisation. Le refroidissement par pulvérisation peut fournir un refroidissement uniforme et gérer des flux de chaleur élevés dans une phase unique ou dans deux phases. Cette recherche fournit une conception thermohydraulique des systèmes de refroidissement par pulvérisation des régénérateurs. Dans le cadre de cette recherche, le logiciel Fire Dynamics Simulator (FDS) a été utilisé pour simuler le champ de température et la fraction de masse de vapeur d’eau. Un code d’éléments finis COMSOL Multiphysics a été utilisé pour calculer le champ de température à l’intérieur de la gaine du régénérateur. Les températures de surface calculées et le coefficient de convection du transfert de chaleur, obtenus à l’aide du logiciel FDS, ont été validés avec succès par rapport aux résultats numériques de COMSOL et aux résultats antérieurs de la littérature. Les simulations numériques ont été réalisées dans deux cas. Le premier cas a été réalisé à une distance de 0,5 m et le second à une distance de 0,2 m. Une étude de sensibilité de la grille a été réalisée sur le modèle FDS. Des intégrations numériques ont été effectuées au cours du temps afin de calculer les températures moyennes. La différence entre ces quatre températures moyennes, calculées en appliquant des grilles différentes, est inférieure à 7,4%. Les températures de surface calculées et le coefficient de convection du transfert de chaleur ont été validés avec succès par rapport aux résultats numériques de COMSOL et aux recherches antérieures. Il a été démontré que les températures calculées diminuent dans le second cas. Le système de pulvérisation d’eau a réussi à refroidir le mur en acier plus efficacement à mesure que le système de pulvérisation d’eau s’approche du revêtement en acier.
[11] Thermal Hydraulics Simulation of a Water Spray System for a Cooling Fluid Catalytic Cracking (FCC) Regenerator (Simulation thermohydraulique d’un système de pulvérisation d’eau pour un régénérateur de craquage catalytique de fluide de refroidissement). Dynamics 2023, 3, 737-749. https://lnkd.in/d9hZxHEj.
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