Procédure expérimentale

La conduite de l'essai couvre toutes les étapes, de la définition des objectifs à l'analyse structurée des données. L'objectif est d'obtenir des résultats fiables, comparables et transposables. Dans un premier temps, les objectifs et les paramètres de l'essai sont définis. Cela comprend les données sur les substances, la configuration de l'appareil, les conditions de procédé et les grandeurs mesurées. Tous les paramètres sont définis, réglés, surveillés en continu et documentés. Les écarts par rapport à la valeur de consigne sont enregistrés, ainsi que leur cause, leur durée et leur intensité.

La collecte des données s'effectue de manière systématique et souvent à l'aide de la planification statistique des expériences (Design of Experiments, DoE). Cela permet d'identifier les principaux facteurs d'influence et les interactions. La reproductibilité est vérifiée par des essais répétés et évaluée à l'aide de paramètres tels que l'écart-type ou l'intervalle de confiance.

Au cours de la mise en œuvre, les relations techniques sont vérifiées en permanence. La puissance thermique transférée peut par exemple être calculée à l'aide de la formule suivante :

Q˙​= m˙⋅ cp ​⋅ ΔT

• Q˙ est le taux de transfert thermique
• m˙ est le débit massique du fluide caloporteur 
• c_p est la capacité thermique spécifique
• ΔT est la différence de température

Si le transfert de chaleur s'effectue par une surface, on a approximativement 

Q˙= U⋅ A⋅ ΔT_log

• U est le coefficient global de transfert thermique résultant de la convection, de la conduction à travers la paroi et de la convection
• A est la surface de transfert thermique
• ΔT_log est la différence de température moyenne logarithmique.

Pour évaluer la transposabilité des résultats, on recourt à des analyses dimensionnelles. Le nombre de Reynolds, par exemple, caractérise le régime d'écoulement d'un fluide :

Re = ρ⋅ v⋅ L / μ

• Re est le nombre de Reynolds
• ρ est la densité
• v est la vitesse caractéristique
• L est la longueur caractéristique 
• μ est la viscosité dynamique

Le nombre de Nusselt caractérise le transfert de chaleur par convection :

Nu = α · L / λ

• Voici le nombre de Nusselt
• α est le coefficient de transfert thermique 
• L est la longueur caractéristique 
• λ est la conductivité thermique 

Le nombre de Newton caractérise l'écoulement visqueux et sert d'indice de performance sans dimension pour les agitateurs.

Ne  =  P / (ρ⋅n³⋅D⁵)

• Ne est le nombre de Newton
• P est la puissance
• n est la vitesse de rotation
• D est le diamètre de l'agitateur

Les indices adimensionnels classiques, tels que les nombres de Reynolds, de Nusselt ou de Newton, s'appliquent principalement aux liquides et aux gaz. Le comportement des solides en vrac est nettement plus complexe, car la taille des particules, la forme des grains, le frottement, la cohésion et l'agglomération jouent ici un rôle important. Les indices généraux ne sont donc que rarement applicables.