Comment fonctionne un mélangeur statique ?

Dans ces actualités, nous expliquons le principe de fonctionnement du mélangeur statique sur base d’une série d’exemples illustratifs. Vous en savez encore peu sur les mélangeurs statiques et vous voulez avoir une meilleure idée de leur fonctionnement, leurs possibilités d’application et avantages ? Alors cet article va probablement vous intéresser.

 

 

Matières difficiles à mélanger

Versez l’huile de votre salade dans de l’eau, que se passe-t-il ? Vous verrez que deux couches se formeront, l’huile flotte sur l’eau. Essayez de souffler dans un liquide, que se passe-t-il ? Des bulles d’air se forment dans le liquide mais elles disparaissent aussi rapidement du liquide. En cas d’huile épaisse, cela se produira moins vite qu’avec de l’eau. L’huile, l’eau et le gaz ne se mélangeront apparemment pas. Ces phénomènes qui se manifestent dans la maison, le jardin et la cuisine reposent sur des principes scientifiques auxquels l’industrie est également confrontée.  Un mélangeur statique offre alors une bonne solution.

 

Le mélange par écoulement forcé

Un mélangeur statique se compose d’un élément tubulaire contenant des garnitures de moule, lesdits éléments de mélange, qui garantissent que le profil d’écoulement soit perturbé (influencé) de manière telle à ce que le tout forme un mélange homogène. Dans un processus, des composantes externes, comme une pompe par exemple, peuvent veiller au transport forcé vers le mélangeur. Dans un mélangeur statique, vous n’avez pas d’éléments mobiles et cela a des avantages. Un mélangeur statique n’a par exemple pas besoin d’entretien, sa consommation en énergie est très faible et il n’y a pas de composante électrique qui pourrait représenter un risque d’explosion. La définition de la version et du nombre de garnitures de moule exige de bonnes connaissances et, pour déterminer le bon mélange, il faut aussi utiliser des modèles de calcul et progiciels complexes. De manière générale, en partant de la dynamique des fluides, on applique dans le mélange deux principes de mélange qui consistent en un mélange qui est créé à partir d’un écoulement laminaire ou turbulent. Ci-dessous vous pourrez voir une illustration qui reproduit le fonctionnement du mélange.

 

 

Exemple d’application industrielle

Un exemple frappant est le dimensionnement du rendement d’un puits de pétrole. Cela se fait notamment pour la définition des impôts à prélever par les autorités publiques. Il ne s’écoule pas que du pétrole d’un tel puits, mais aussi de la pollution comme de l’eau (salée) et parfois aussi des gaz. L’écoulement de ces trois éléments par une conduite est loin d’être régulier ; le gaz va vite se séparer et se trouver en haut de la conduite, les liquides au contraire s’écouleront dans la partie inférieure de la conduite. Ceci occasionnera une séparation comme elle pourrait se produire chez vous, mais ici à échelle industrielle.

 

Pour pouvoir mesurer la composition, il faut prélever un échantillon représentatif de la conduite. Mais comment obtenons-nous un mélange homogène de cette conduite ? C’est possible en plaçant un mélangeur statique directement devant le moment de l’échantillonnage impliquant que l’huile, l’eau et le gaz seront mélangés uniformément avec le mélangeur.  Le prélèvement d’un échantillon représentatif ou homogène juste après le mélangeur statique n’est alors plus qu’un jeu d’enfant. Enfin, après l’échantillonnage, l’huile, l’eau et le gaz seront encore séparés par les écoulements plus loin dans la conduite, mais ce n’est plus un problème.

 

Un autre exemple est une application dans notre chauffage urbain. L’eau qui est pompée vers les habitations doit avoir une température constante de 70°C. De l’eau trop chaude ou trop froide mène à des utilisateurs mécontents. L’eau chaude provient par exemple de la chaleur résiduelle d’une centrale de combustion des déchets. Mais cette eau est beaucoup trop chaude et atteint parfois même les 120°C. On y mélange donc de l’eau froide. L’eau chaude et l’eau froide ne veulent pas vite se mélanger de nature, ce qui est toutefois souhaitable dans ce processus. Un mélangeur statique offre alors une solution efficace et contribue dès lors encore une fois à rendre plus verte notre consommation d’énergie.

 

Vous souhaitez en savoir plus ?

Vous en saurez plus sur le principe de fonctionnement et le mélange avec écoulements laminaire et turbulent en lisant l’article principe de fonctionnement du mélangeur statique – mixeur. Il y a aussi un article qui fournit des explications sur les sortes d’éléments de mélange et leur domaine d’application.