Etude du transfert de masse réactif Gaz-Liquide le long de plans ...

Yacine HAROUN
Chapitre 1 : Introduction Générale
1.3.3- Les paramètres de transfert de matière
1.3.3.1- Les surfaces mouillées ou efficaces
Le transfert de masse est directement proportionnel à l'aire interfaciale. Dans les colonnes à
garnissages, il s'agit de la surface développée par le liquide qui ruisselle le long du garnissage
structuré et qui entre en contact avec le gaz. Cette surface est donc liée à la géométrie et à la nature
du garnissage, mais aussi aux propriétés physiques des fluides. On définit l’aire spécifique de
garnissage a g (m 2 /m 3 ) comme la surface développée par l'empilement de l’élément de garnissage
rapportée au volume total du garnissage. Quand le garnissage est arrosé, même s'il est
uniformément distribué en amont, le liquide ne mouille pas toute la surface offerte par le
garnissage. La surface volumique mouillée reste inférieure à l'aire spécifique géométrique du
garnissage a g (m 2 /m 3 ). La surface volumique effectivement utilisée pour le transfert de matière est
donc la surface mouillée par le film liquide, cette surface est connue sous le nom de surface
interfaciale effective a eff (m 2 /m 3 ).
1.3.3.2 Les coefficients de transfert de matière
Le transfert de matière est un paramètre très important dans le dimensionnement des contacteurs
à garnissage structuré. Il subit l'influence de nombreux effets comme l’hydrodynamique des
phases, l’équilibre thermodynamique des espèces chimiques à l’interface, la cinétique des réactions
chimiques et aussi la géométrie du garnissage. Ces paramètres hydrodynamiques, chimiques et
géométriques qui caractérisent le transfert se retrouvent dans toutes les corrélations, qu'elles soient
totalement ou semi-empiriques. Pour modéliser le transfert de matière, des coefficients de transfert
de matière k L en phase liquide et k G en phase gazeuse sont définis. Nous allons voir dans la section
suivante la manière dont on les exprime.
On peut trouver dans la littérature d’autres notions pour caractériser le transfert dans les
contacteurs à garnissage structuré. On parle alors de Hauteurs et Nombres d'Unités de Transfert
(HUT et NUT) rapportée à une phase. La colonne est en fait assimilée à un empilement d'étages
unitaires de hauteur HUT. L'unité de transfert correspond à une opération fictive considérée
comme unitaire et caractérise un appareil donné. La hauteur de l'unité de transfert est d'autant plus
grande que le transfert est faible, c'est-à-dire que les coefficients de transfert et l'aire interfaciale
sont plus petits.
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