Coefficient d'échange d'un mélange binaire

[Eric_sonne]

Bonjour à tous

Je reviens vers vous avec une question sur les mélanges binaires. Mon but est de calculer le coefficient d'échange en phase liquide et gazeuse dans le but de réaliser un modèle discret d'échangeur utilisant ce type de fluide.

Habituellement, on utilise des corrélations de coefficient d'échange basées sur le Nusselt qui dépends du Reynolds et du Prandtl. Le problème est que le Reynolds dépends de la viscosité dynamique du fluide, et je ne sais pas comment la calculer pour le binaire.

- Existe-t-il des méthodes particulières pour calculer un coefficient d'échange d'un mélange de liquide et de gaz ?
- Avez vous de la documentation à ce sujet ?

Je sais que dans l'industrie du froid on utilise souvent des mélanges de réfrigérant, je me dis donc que la chose doit déjà être connus pour la modélisation d'un cycle thermo à base d'un fluide de travail mixte. Mais j'ai du mal à trouver de la doc sur le sujet.

Merci d'avance à vous pour votre aide !
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[obi76]

Bonjour,

dans la mesure où le Reynolds est un estimateur, est-il si important que ça de déterminer la viscosité dynamique du fluide multi-espèce pour le déterminer ? Je ne pense pas si la viscosité du mélange est similaire à celle d'un des deux fluides purs.

[invite2313209787891133]

Bonjour

Comme je te l'avais expliqué dans une précédente question il n'y a pas de sens à calculer une viscosité, ou un coefficient d'échange, pour le mélange des 2 phases, car ils dépendent des proportions.
Si par exemple tu as 1% (en masse) de liquide et 99% de vapeur saturée tu n'aura pas le même échange qu'avec 99% de liquide et 1% de vapeur.

Pour des mélanges diphasiques on calcule un coefficient d'échange pour le liquide, et un autre pour la vapeur.

[Eric_sonne]

Bonjour, merci pour vos réponses.

@ Obi : Justement je ne connais pas l'ordre de grandeur de la viscosité du mélange (qui varie avec la concentration comme le rappelle Dudulle)

@ Dudulle : Effectivement, dans l'ancien post je m'étais rendu compte qu'en diphasique ça n'avait aucun sens de parler de visco d'un mélange diphasique (pas de continuité dans les phases), mais je n'ai pas précisé ici que je cherchais à faire un calcul en diphasique ^^

Pour le moment, je vais simplifier. Pour le mélange liquide/vapeur en supposant un coefficient global (dans une cellule) égal au coefficient d'échange du fluide source, le coefficient d'échange en ébullition étant très largement supérieur.

Donc ici, je cherche juste à calculer la visco du mélange binaire liquide/liquide d'une part (avant l'ébullition) et gaz/gaz (après l'ébullition). J'ai trouvé la documentation de ChemSep qui donne le modèle de Teja et Rice, mais les valeurs que j'ai calculées ne sont pas cohérentes.

[A voir en vidéo sur Futura]

[obi76]

Ha c'est pour un échange diphasique, pas monophasique.

Alors dans ce cas comme l'a dit Dudulle : ça n'a aucun sens. Il faut un modèle prenant en compte le flux de Stefan (donc la saturation en surface) et qui permettra de déduire le flux de chaleur engendré par l'évaporation et la conduction/convection thermique entre les deux.

[Eric_sonne]

Non Non Obi,peux être me suis-je mal exprimé, en fait je signalais à Dudulle que je ne m'intéressais pas au diphasique car je ne l'ai pas mentionné dans la question posée dans ce post. Je me concentre uniquement au monophasique : liquide/liquide et gazeux/gazeux. La partie diphasique sera dans un premier temps simplifiée, en considérant le coefficient d'échange global, dans le volume de contrôle, égal au coefficient d'échange du fluide côté source (vu que c'est lui qui va limiter le flux local maximal)

Je cherche donc à calculer les coefficient d'échanges locaux pour un mélange binaire monophasique mais pour la phase liquide et gazeuse (car j'entre en liquide sous refroidi et je sors en vapeur surchauffée).

C'est vrai que si la viscosité du mélange est proche de la viscosité de l'un des fluides, (ou si le rapport densité/viscosité est équivalent) alors le Reynolds sera peu différent du Reynolds de l'un des deux fluide du mélange. Mais le problème est que je ne connait justement pas la viscosité du mélange donc je ne peux pas supposer qu'elle sera plus proche de l'un ou l'autre des fluides.

Par contre pour la conductivité, pas le choix on en a besoin pour le Prandtl et pour la relation h=f(Nu).

[invite2313209787891133]

Dans ce cas les modèles de ChemSep devraient convenir.
Est-ce que tu aurais une valeur pour un mélange donné, afin que je puisse comparer avec d'autres sources ?
Une petite remarque (mais tu le sais peut être déjà) : Il faudra déterminer un coefficient d'échange pour les changements de température de la vapeur et du liquide et un pour les changements d'état, donc 3 coefficients différents.

[Eric_sonne]

Oui je compte bien calculer les 3 coefficients d'échanges, mais pour simplifier le diphasique, je considère dans un premier temps le coefficient d'échange global d'une cellule comme étant celui du gaz. En effet, je discrétise l'échangeur en n éléments et j'utilise la méthode DTLM dans chacune des cellules. Il me semble que le coefficient d'échange diphasique est loin d'être simple à calculer et nécessite un calcul de convergence local, ce qui alourdit fortement le calcul.

Alors pour la visco, j'utilise un mélange eau ethanol 50/50 en massique. Pour mon exemple je trouve pour T=50°C une viscosité de 5.7226e-4 Pa.s

Les paramètres des fluides purs sont obtenus par Refprop (facteurs acentriques, viscosité, Température, Volume molaire critique ... ) . D'après ce que j'ai compris il faut calculer la viscosité des fluides purs à une température réduite égale à T*Tc/Tcm , Tcm étant la température critique du mélange.

PS: d'un coup les valeurs me semblent plus cohérente après correction d'une faute de frappe dans mon script ^^ mais donne moi quand même le résultat de ton calcul dans les conditions que je t'ai donné pour voir si je ne suis pas dans les choux.