Qu’est-ce qu’un réservoir d’agitation ?
Un réservoir d’agitation, comme son nom l’indique, est un réservoir destiné à l’agitation.
Différents solides, liquides et gaz sont placés dans un réservoir d’agitation pour être remués et mélangés. La géométrie d’un réservoir d’agitation est indiquée par le rapport entre la hauteur du niveau de liquide et le diamètre intérieur de la cuve. En général, un rapport efficace se situe entre 1,0 et 1,5.
Les réservoirs d’agitation trop minces ont tendance à provoquer des gradients de concentration en raison d’une mauvaise agitation de haut en bas. A l’inverse, les réservoirs d’agitation trop épais augmentent le diamètre de la cuve et nécessitent des cuves plus épaisses.
Utilisations des réservoirs d’agitation
Les réservoirs d’agitation sont utilisés comme éléments extérieurs pour les agitateurs qui mélangent les substances. En fonction de l’utilisation du réservoir d’agitation, des composants tels que des serpentins, des enveloppes, des déflecteurs et des buses sont installés. Lorsque des composants sont installés, ils ne doivent pas entraver le flux de liquide à travers l’agitateur et doivent être structurellement solides.
Les serpentins et les enveloppes sont utilisés pour le chauffage et le refroidissement. Les chicanes sont chargées de conférer un flux vertical au flux horizontal de liquide et devraient être équipées de 2 à 8 chicanes par réservoir pour une efficacité maximale.
Les buses sont utilisées pour l’injection et la vidange du liquide dans le réservoir. Lorsque du gaz est injecté dans le liquide, il peut l’être par les buses situées au fond du réservoir, qui sont également des éléments de barbotage.
Principe du réservoir d’agitation
Un réservoir d’agitation se compose d’un moteur, d’un réducteur, d’un dispositif d’étanchéité d’arbre, d’un arbre, de pales d’agitation et de chicanes.
1. Dispositif d’étanchéité de l’arbre
Le moteur tourne et transmet la puissance à l’arbre qui, lorsqu’il est équipé d’un réducteur, décélère et augmente le couple en fonction du réducteur. Le dispositif d’étanchéité de l’arbre assure également l’étanchéité de l’intérieur du réservoir sans interférer avec la rotation. Les dispositifs d’étanchéité d’arbre couramment utilisés sont les presse-étoupe et les garnitures mécaniques.
2. Pales de l’agitateur
L’arbre tourne en même temps que les pales de l’agitateur, ce qui permet d’agiter le liquide. L’agitation dans le réservoir est provoquée par des forces de poussée et des forces radiales qui dépendent de la forme des pales de l’agitateur. De plus, le liquide en contact avec les pales de l’agitateur s’écoule vers le haut, le bas, la gauche et la droite, ce qui entraîne un comportement spécifique aux pales de l’agitateur.
3. Déflecteurs
Le liquide agité peut être dispersé davantage au moyen de chicanes montées dans le réservoir. Les chicanes sont utilisées pour faire passer le flux d’un état laminaire à un état turbulent. Les chicanes sont particulièrement efficaces pour l’agitation de liquides de faible viscosité, car ils ont tendance à s’écouler de manière laminaire.
4. Réservoirs
La forme du réservoir modifie le degré de dispersion du liquide : elle a un effet particulièrement important sur l’accumulation du liquide. Les formes semi-elliptiques 2:1 ou les formes de plat à 10 % sont couramment utilisées. Si le rapport entre la hauteur de la surface du liquide et le diamètre intérieur du réservoir est de 1,2, le diamètre intérieur du réservoir peut être calculé en multipliant le volume du liquide par 1,14, puis par 1/3.
Autres informations sur les réservoirs d’agitation
1. Type de pale d’agitation
La pièce qui transmet la rotation du moteur au réservoir d’agitation et qui agite la matière est la pale d’agitation. Le rôle des pales d’agitation peut être divisé en deux catégories principales : l’action de cisaillement, qui fournit une force de cisaillement à diverses parties du réservoir d’agitation, et l’action de circulation, qui assure la formation d’un flux circulant. En fonction de la viscosité de la matière à agiter, l’on sélectionne la pale d’agitation présentant l’équilibre optimal permettant d’atteindre l’objectif fixé.
Les pales d’agitation typiques utilisées dans les réservoirs d’agitation sont les suivantes :
Pales d’hélice
Les pales d’hélice sont des pales d’agitation à trois ailes utilisées sur les navires. Elles ne conviennent pas à l’agitation de matières premières très visqueuses. Elles sont utilisées pour empêcher la sédimentation lorsque des liquides peu visqueux contiennent des particules individuelles. Elles sont également largement utilisées en raison de leur coût et de leur compacité.
Pales de turbine à disque
Les pales de turbine à disque sont des pales d’agitation constituées d’un disque sur lequel sont fixées plusieurs pales. Elles consomment beaucoup d’énergie mais génèrent une grande action de circulation et de cisaillement. Elles peuvent être utilisées pour l’agitation lors du broyage de solides et pour l’agitation de réactions telles que la dispersion et l’absorption de gaz.
Pales d’ancrage
Les pales d’ancrage sont des pales d’agitation ayant la forme d’une ancre de navire. En général, ces pales d’agitation sont formées à partir du fond de la cuve d’agitation le long de la paroi. Même les matières très visqueuses peuvent être agitées. Toutefois, la capacité d’agitation n’est pas aussi élevée qu’avec d’autres pales d’agitation.
2. Types de réservoirs d’agitation
Il existe plusieurs types de réservoirs d’agitation. Il est important de choisir le réservoir d’agitation en fonction de la méthode d’agitation adaptée au liquide à mélanger.
Agitation centrale
Il s’agit d’une méthode d’agitation dans laquelle l’axe central de la pale de l’agitateur est monté verticalement au centre du réservoir d’agitation. Il s’agit d’une méthode courante qui se caractérise par un écoulement uniforme.
Agitation inclinée excentrique
Il s’agit d’une méthode d’agitation dans laquelle les pales de l’agitateur sont montées à un angle par rapport au fond du réservoir d’agitation, plutôt qu’au centre. Même sans déflecteurs, des conditions d’écoulement turbulentes peuvent être générées.
Agitation par le fond
Il s’agit d’une méthode d’agitation dans laquelle les pales de l’agitateur sont montées à partir du fond du réservoir d’agitation. Lorsque le réservoir d’agitation est grand, il n’est plus nécessaire de fixer un long arbre.