QCM : Principes fondamentaux de l'agitation industrielle — 22 questions

Explication

Pour des gouttes relativement grosses, la dispersion se fait généralement près de la périphérie de l’agitateur grâce au cisaillement élevé. C’est aussi dans ces zones que la re-coalescence peut devenir importante.

Explication

Le transfert thermique dépend ici des géométries d’échange ainsi que des propriétés thermiques du fluide, en particulier la conductivité thermique et la capacité calorifique. Les autres choix concernent d’autres domaines de l’agitation.

Explication

En absence de vortex, la présence de chicanes supprime l’influence de la gravité dans la corrélation, donc le nombre de puissance ne dépend que de Reynolds. La dépendance à Froude réapparaît lorsque le vortex intervient.

Explication

Quand le vortex peut intervenir, la corrélation de puissance dépend à la fois de Reynolds et de Froude. En cuve chicanée, l’influence de Fr disparaît et la dépendance se réduit à Re.

Explication

Le micromélange λ caractérise la finesse des mélanges locaux recherchés, surtout lorsque la contrainte de temps est forte. Il ne décrit ni une hauteur de cuve ni des gouttes dispersées.

Explication

Pour une mise en mouvement locale au fond, on privilégie une turbulence concentrée près de cette zone. Un mobile en pompage bas est typiquement utilisé pour augmenter le transfert de matière sur les particules.

Explication

Le nombre de Reynolds compare l’inertie à la viscosité, ce qui permet de distinguer un régime laminaire d’un régime turbulent. Le nombre de Froude, lui, compare l’inertie à la gravité.

Explication

Le nombre de puissance s’écrit P/(ρN^3D^5) et relie donc la puissance consommée à une échelle inertielle de référence. Les autres propositions décrivent d’autres grandeurs adimensionnelles ou phénomènes.

Explication

En mise en suspension totale, aucune particule ne reste sur le fond, ce qui impose une circulation d’ensemble suffisante. La mise en suspension partielle consiste seulement à soulever les particules sur une hauteur donnée.

Explication

Les stabilisants servent à inhiber la re-coalescence des gouttes et à maintenir l’émulsion dans le temps. Ils permettent d’obtenir des gouttes très fines sans retour rapide à de plus grosses entités.

Explication

Un vortex est favorisé quand l’inertie l’emporte sur la gravité, donc pour un nombre de Froude élevé, surtout en absence de chicanes. Un Reynolds faible traduit plutôt un régime visqueux laminaire.

Explication

Le pompage bas consiste à refouler le liquide vers le bas tout en aspirant le haut. Ce mode peut même favoriser l’entrainement du gaz dans la cuve à forte vitesse de rotation.

Explication

Les turbines Rushton à pales droites n’engendrent pas de pompage notable ; elles sont donc surtout cisaillantes. Les mobiles inclinés ou les hélices, au contraire, produisent un effet de circulation.

Explication

La démarche part des effets recherchés et des besoins à satisfaire, avant de choisir le type général de mobile. Le choix final est ensuite affiné par les dimensions relatives et la vitesse d’agitation.

Explication

En régime turbulent pleinement établi, la puissance adimensionnelle devient presque constante et dépend peu de Reynolds. À l’inverse, en laminaire, on observe typiquement NP ≈ 1/Re.

Explication

L’ancre est un mobile tangentielle utilisé à vitesse lente, particulièrement adapté aux produits visqueux et aux opérations de transfert thermique en double enveloppe. Les autres propositions correspondent à d’autres types de mobiles ou d’autres objectifs d’agitation.

Explication

Quand on veut réduire fortement l’échelle du micromélange, la puissance à injecter augmente rapidement. On concentre donc l’action dans une zone turbulente locale plutôt que de chercher une puissance élevée partout.

Explication

La classification se fait d’abord selon les phases en présence dans la cuve, car cela oriente le type de mobile à envisager. La vitesse ou le matériel interviennent ensuite dans le dimensionnement.

Explication

La proximité des parois par rapport au mobile est le facteur géométrique principal qui modifie la prise de puissance et les corrélations de puissance. Les autres propositions ne relèvent pas de l’influence géométrique du système d’agitation.

Explication

La similitude géométrique repose sur des rapports de longueurs adimensionnels, comme D/T ou H/L, qui préservent les proportions. Elle ne impose ni l’égalité des puissances ni celle des viscosités.

Explication

Avec ces variables, le théorème de Buckingham conduit à deux groupes adimensionnels caractéristiques de la dynamique, ici associés à Reynolds et Froude. Le chicanage modifie l’analyse du vortex, mais ne supprime pas le regroupement dimensionnel.

Explication

L’analogie obstacle-pale montre que la puissance issue de la traînée se met sous une forme adimensionnelle du même type que le nombre de puissance. C’est pourquoi on peut associer Cx et NP dans cette approche.