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Brassage des réservoirs


Le brassage des bacs de stockage peut être nécessaire pour:

 - homogènéïser le contenu en composition ou en température
 - assurer la diffusion d'additif
 - améliorer le transfert thermique avec un échangeur

Dans les réservoirs cylindriques, le mouvement du liquide doit aussi bien être assuré entre le haut et le bas, qu'autour du réservoir. Ceci est obtenu par un ajustement de l'angle des éléments propulseurs.

L'efficacité du brassage est fortement liée à la puissance dissipée par le système d'agitation. Qu'il soit par recirculation ou par un agitateur mécanique imergé, la puissance minimum à dissiper est de l'ordre de 1kW pour 1000m3 de capacité. En dessous de cette valeur, un brassage total sera impossible quelque soit le temps qui sera consacré.

Cette valeur peut varier en fonction de la viscosité du liquide, la forme du réservoir ou la différence de densité des deux liquides à mélanger:

Effet de la viscosité

Viscosité du liquideFacteur de correction
de la puissance
50 cpo1
500 cpo1,5
1000 cpo3
Au dela d'une viscosité de 1000 cpo, il est recommandé de réchauffer le contenu du réservoir pour le rendre plus fluide et faciliter son brassage.

Effet de la différence de densité

Différence
de densité
Facteur de correction
de la puissance
0,11
0,151,5
0,22

Effet de la forme du réservoir

Volume du réservoir
[103m3]
Facteur de correction
0,5h/1,2d
1h/1,15d
2h/0,98d
5h/0,72d
10h/0,55d
25h/0,38d
50h/0,32d

Brassage par recirculation

Les bacs de stockage de grande capacité peuvent être agités par recirculation au moyen d'une pompe externe.
Dans ce cas, il est avantageux de placer sur la ligne de retour un ajutage destiné à former un jet qui impulsera au coeur du liquide un mouvement lent.
Ce type d'agitation est efficace pour homogéneiser en température et en qualité le contenu d'un bac.
Il pourra être insuffisant pour maintenir en suspension un solide ayant tendance à sédimenter.

Débit de recirculation

Le critère dimensionnant est la puissance à dissiper dans le volume de liquide.
On adoptera une valeur autour de 1kW pour 1000m3 de liquide.
Le débit de recirculation est donné par la relation:
Débit = Puiss / (9,81 x MsVol x H)
avec:
Débit: débit de recirculation (m3/sec)
Puiss: puissance d'agitation à dissiper dans le liquide (Watts)
MsVol: masse volumique du liquide (kg/m3)
H: relevage du liquide (m) à l'entrée de l'ajutage

Remarque: Si la hauteur de liquide dans le bac est h (m), la pression (bars) du liquide à l'entrée de l'ajutage sera alors:
Press = 0,0000981 x MsVol x (H + h)

La hauteur de relevage du liquide H peut prendre diverses valeurs, mais pour que le brassage soit efficace elle ne doit pas être inférieure à 70% de la hauteur de liquide dans le bac.

Le tableau ci-dessous donne les débits de recirculation pour:
- dissiper 1kW
- dans un bac de 1000m3
- contenant une hauteur de 10m de liquide.

H
[m]
Débit de
recirculation
[m3/h]
Diamètre
de l'ajutage
[mm]
7 50 40
9 40 33
12 30 27
15 25 22
20 18 18

Forme et orientation de l'ajutage

La forme de l'ajutage doit favoriser la conversion de la pression du liquide à son entrée, en vitesse à sa sortie, en minimisant les pertes par frottement.
La réduction de diamètre utilisera donc un convergent formant un angle de 15 degrés environ par rapport à l'axe de la tuyauterie.
L'ajutage dirigera le jet de liquide vers le haut en visant la surface du liquide en un point situé aux deux tiers du diamètre du bac.
Le tableau ci-dessous donne l'angle exact de l'orientation de l'ajutage par rapport à l'horizontale en fonction du rapport diamètre/hauteur du bac:


D/H 0,7 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Angle [deg] 55 45 35 25 22 18

Buse éjecteur

L'ajutage simple peut être remplacé par une buse éjecteur, constituée d'un venturi permettant d'aspirer directement une partie du liquide à brasser sous l'effet de la vitesse du liquide propulsé par la pompe. Le débit total de liquide mis en mouvement peut être jusqu'à cinq fois le débit véhiculé par la pompe. Leur portée est d'environ 4 mètres pour 1 bar de pression motrice.

Brassage par agitateur de fond de cuve

Agitateur latéral monté sur un réservoirUn agitateur monté sur arbre et entrainé par un moteur peut être utilisé pour brasser de larges volumes. Sur des bac à fond plat, l'agitateur sera monté sur un piquage latéral à proximité du fond. L'arbre de l'agitateur sera alors horizontal.


L'axe de l'agitateur formera de préférence un angle d'environ 10 degrés vers la gauche avec le diamètre du réservoir. Pour des bacs de grande dimension (>15 mètres de diamètre), si plusieurs agitateurs sont nécessaires, ils seront de préférence rassemblés dans le même quandrant.
Si le brassage doit être capable de remettre en suspension une substance ayant décantée, il sera nécessaire de pouvoir faire varier l'orientation de l'axe de l'agitateur sur un plan horizontal, afin de pouvoir balayer tout le fond du bac. De tels agitateurs, orientables, sont capable de couvrir un angle de -30 à +30 degrés.


Brassage par aérateur de surface

Aérateur de surfaceDans le traitement des eaux nécessitant une aération, l'aérateur de surface peut remplir la fonction d'agitateur.

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