Preliminary study on the effect of Temperature on the Sedimentation Process of Particulate Matter: An experimental comparison between Newtonian and non-Newtonian Fluids.
Étude préliminaire de l’effet de la température sur le processus de sédimentation des particules : une comparaison expérimentale entre des fluides newtoniens et non newtoniens. Michelle Mattos1,2, Luís Américo Calçada2, Rodrigo Borges2, and Fareed Hussain Mangi1. 1 Faculty of Computer Science and Informatics, Berlin School of Business and Innovation BSBI, Berlin, Germany 2 Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, UFRRJ, Seropédica, Brazil. La convection thermique pendant la sédimentation des particules est souvent sous-estimée en ingénierie, car les modèles simplifiés ne tiennent généralement pas compte de l’effet réel des différences de température sur le comportement du fluide. Pourtant, un simple gradient thermique peut modifier la densité du fluide, créer des courants de convection naturelle et changer de manière notable la façon dont les particules se déposent. Dans cette étude, nous avons cherché à mieux comprendre comment la convection thermique influence la sédimentation, en combinant des expériences en laboratoire avec une analyse théorique simple. Les essais ont été réalisés avec de la calcite (CaCO3) et de la baryte (BaSO4), mises en suspension dans l’eau et dans des solutions de carboxyméthylcellulose (CMC) à 0,4 lb/bbl et 0,8 lb/bbl. Le dispositif expérimental était volontairement minimaliste : un bécher équipé de deux thermomètres analogiques, l’un en haut et l’autre en bas, pour suivre à la fois le gradient de température et la descente de l’interface solide-liquide au fil du temps. Les expériences ont été menées à température ambiante (~25 degC), avec un chauffage par la base, et sous chauffage uniforme à 50 degC dans une étuve. Les mesures ont montré un nombre de Reynolds extrêmement faible, de l’ordre de 10−4, indiquant un écoulement parfaitement laminaire autour des particules. Les nombres de Prandtl, compris entre 0,14 et 0,32, ont permis de mieux comprendre la relation entre la diffusion de chaleur et la diffusion de quantité de mouvement dans ces conditions. Dans tous les cas, la conductivité thermique des solides s’est révélée déterminante, influençant directement la sensibilité de la sédimentation aux variations de température. Mots-clés : Matériaux particulaires ; Sédimentation ; Convection thermique ; Écoulements laminaires.
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