Cuve agitée
Dans de nombreux procédés industriels alimentaires et biologiques, on retrouve des opérations en cuve agitée (mélange de fluides ou fluide-solide, dissolution, réaction chimique ou enzymatique, fermentation etc...). Il est alors nécessaire de savoir dimensionner le système d'agitation, notamment de calculer la puissance nécessaire à l'agitation.
De nombreux paramètres influencent la puissance nécessaire pour réaliser une opération d'agitation :
la géométrie de la cuve (forme, diamètre, volume, nombre et taille des chicanes...) et du mobile d'agitation (type, diamètre, position dans la cuve, nombre...)
les propriétés physico-chimiques du ou des fluides à agiter (masse volumique, comportement rhéologique)
les données opératoires (vitesse de rotation)
La puissance consommée peut être déterminée à partir de l'expression du nombre de puissance :
: puissance consommée (W)
: masse volumique du fluide (kg.m-3)
: diamètre du mobile d'agitation (m)
: vitesse de rotation du mobile d'agitation (tr.s-1)
: nombre de puissance (correspond à l'expression adimensionnelle de la puissance consommée).
La valeur de
est à chercher dans des tables ou abaques en fonction du type d'agitateur considéré et du régime d'écoulement. Ainsi, on aura dans la plupart des cas besoin de calculer le nombre de Reynolds
.
Dans le cas d'un écoulement dans une cuve agitée,
est calculé suivant l'équation suivante :
: nombre de Reynolds
: masse volumique du fluide (kg.m-3)
: diamètre du mobile d'agitation (m)
: vitesse de rotation du mobile d'agitation (tr.s-1)
: viscosité dynamique du fluide (Pa.s)
Dans le cas de fluides non Newtonien, on définit une viscosité apparente (
) et un
apparent (
) comme suit :
Par exemple, dans le cas d'un fluide dont le comportement rhéologique est décrit par une loi puissance (loi du type
), on peut utiliser la relation de Metzner & Otto :
: constante de Metzner & Otto
K est à chercher dans des tables (dépend de la géométrie cuve-agitateur).
