Agitation (génie chimique)

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L’agitation est l'opération en génie chimique et plus généralement en génie des procédés qui consiste à mélanger une ou plusieurs phases pour rendre une ou plusieurs de ces caractéristiques homogènes dans toute la masse en mouvement.

Généralités

L’agitation est l'opération qui consiste à mélanger une phase ou plusieurs pour rendre une ou plusieurs de ces caractéristiques homogènes. Plusieurs types d'opérations liées à l'agitation peuvent être distinguées^[1]:

• Homogénéisation de la phase, c.-à-d. réduire les différences de concentration ou de température
• Augmentation du transfert thermique
• Suspension d'un solide dans un liquide
• Dispersion de 2 liquides immiscibles
• Dispersion d'un gaz dans un liquide

L’agitation est une opération très ancienne. Tout d’abord utilisée de manière totalement expérimentale, elle a au fil du XX^e siècle trouvé ses bases théoriques grâce à de nombreuses recherches et à l’utilisation des nombres adimensionnels. L'usage de nombres adimensionnels est nécessaire dû à la complexité de la représentation du phénomème. C'est ainsi que ce procédé reste largement empirique.

L'agitation est un procédé important en génie chimique tant du point de la sécurité que la performance du procédé.

Principe

Pour procéder à une opération de mélange, 3 éléments sont importants: un conteneur, un élément créant une modification dans le mouvement du fluide et un fluide en mouvement. Le plus souvent le mélange s'effectue dans un tank ou un réacteur qui fait office de conteneur, avec un agitateur qui met le contenu en mouvement et qui crée des tourbillons permettant le mélange. L'agitation peut être améliorer par l'ajout de chicanes qui empechent la formation d'un vortex. Mais il existe également des mélangeurs statiques qui consistent le plus souvent en un tube contenant une structure tridimensionnelle favorisant l'apparition de tourbillons lors du passage d'un fluide.

Homogénéisation d'une phase

L'homogénéisation d'une phase notamment liquide est un problème qui dépend de plusieurs paramètres: le type d'agitateur à sélectionner et la définition des conditions d'opération. Ceci pour répondre à un objectif: atteindre/conserver un degré d'homogénéité avec un minium d'énergie et en un minimum de temps.

Pour ce faire 2 quantités sont définies, propres à chaque type d'agitateur, le temps de mélange et la puissance de mélange. Le temps de mélange consiste en la durée pour obtenir un degré d'homogénéité défini. La puissance de mélange est quant à elle la quantité d'énergie par unité de temps nécessaire pour mouvoir l'agitateur de manière à créer les conditions capables de conduire au degré d'homogénéité désiré.

Notes et références

1. ↑ Marko Zlokarnik, Stirring, Wiley-CCH, coll. « Ullman's Encyclopedia of Industrial Chemistry », 2001, 350 p. (ISBN 3-527-29996-3)