Rapport de projet de fin d’étude Filière : électromécanique et système automati

Rapport de projet de fin d’étude Filière : électromécanique et système automatisé Conception de réalisation d’un mélangeur à roue à vitesse variable pour production du fromage. Réalise par : Meryem GOUT Khadija PIOUI Encadré par : Lahcen AZROU Youssef IDIHYA Année Universitaire : 2020/2021 Dédicace A dieu source de toute connaissance et toute grâce. A nos chers parents nul mot ne peut ne pourra vous exprimer votre profond amour et votre Immense gratitude. Pour tous les sacrifices et le soutien que vous avez offerts Merci pour votre amour. Votre soutien et votre encouragement. A toute nos familles A tous nos amis. A nos encadrent, Mr. AZROU et Mr. IDIHYA A nos professeurs, Qui ont déployés tous leurs efforts pour nous préparer à affronter la vie professionnelle A tous nos amis, aussi à tous ceux qui nous ont soutenu par leurs orientations, Leurs conseils durant la réalisation de ce travail, qu’ils trouvent ici l’expression de notre grande reconnaissance de nos profonds respects. Ne dédions ce modeste travail, expression de notre profonde affection avec tous nos vœux de bonheur et de succès à tout un chacun. Remerciements : Nos premiers remerciements à ALLAH le tout puissant, qui a guidé nos pas depuis l’aube De notre vie. En préambule à ce travail, nous tenons à adresser nos sincères remerciements aux personnes qui ont eu confiance en nous ont apporté leur aide et soutien et qui ont contribué à l’élaboration de ce projet de fin d’études. Nos plus chaleureux et sincères remerciements vont à notre encadrant Mr. AZROU et Mr. IDIHYA, tout d’abord de nous avoir proposé ce sujet et pour leurs qualités pédagogiques, leur vision scientifique et leur soutien durant toute la période d’encadrement. Un remerciement particulier pour disponibilité, et leurs conseils. Nous adressons nos sincères remerciements à tous les professeurs de centre IDRRISI Table de matières 1- Introduction Générale........................................................................................................... 1 Chapitre 1 .................................................................................................................................. 3 2- Généralité ............................................................................................................................ 4 3- Les différentes type de mélangeur ........................................................................................ 4 3-1) Le mélangeur discontinu à deux arbres ............................................................................. 4 3-2)Le mélangeur conique orbitale .......................................................................................... 5 3-3)Le mélangeur conique de ruban ......................................................................................... 5 3-4) Le mélangeur magnétique ................................................................................................ 6 3-5) Le mélangeur industriel statique ....................................................................................... 6 3-6)Le mélangeur vertical ....................................................................................................... 7 4-)Architecture des mélangeurs ............................................................................................... 7 4-1) La cuve ............................................................................................................................ 8 4-2) Mobile d’agitation ........................................................................................................... 8 4-3) Système de chauffage..................................................................................................... 14 4-4) Cuve à demi-enveloppe extérieure.................................................................................. 15 4-5) Cuve à serpentin interne ................................................................................................. 15 4-) Généralités sur les produits à mélanger ............................................................................ 17 Problématique ..................................................................................................................... 17 Chapitre 2 ................................................................................................................................ 18 Analyse fonctionnelle de besoin et choix des solutions technologique ...................................... 18 1-) Analyse fonctionnelle du besoin ....................................................................................... 19 2-) Diagramme bête à corne................................................................................................... 19 3-) Validation du besoin ........................................................................................................ 20 4-)Le diagramme pieuvre ...................................................................................................... 20 5-) Outil graphique SADT ..................................................................................................... 21 6-) L’outil graphique FAST ................................................................................................... 22 7-) Diagramme de gant .......................................................................................................... 24 Les taches ..................................................................................... Erreur ! Signet non défini. 8-)Validation des choix et des différents solutions fonctionnelle ............................................ 25 Chapitre 3 ................................................................................................................................ 26 Calcul et dimensionnements .................................................................................................... 26 1-) Choix du moteur .............................................................................................................. 27 2-) Choix du type du réducteur .............................................................................................. 27 1. Calcul de vérification ........................................................................................................... 29 2. Vérification par le code ASME ........................................................................................... 30 3. Vérification à la fatigue ....................................................................................................... 31 3-) Dimensionnement de l’accouplement ............................................................................... 33 4-) Calcul de l'arbre d'entrainement porteur d'hélices ............................................................. 34 5-) Interprétation de l'effet dynamique sur l’arbre .................................................................. 36 6-) Dimensionnement de la cuve ........................................................................................... 37 CONCLUSION GENERALE ............................................................................................... 39 1 1-Introduction Générale Les industries qui élaborent un produit par synthèse ou mélange (l’industrie chimique, le traitement de l’eau, la pharmaceutique, etc.) ont recours à l’utilisation des agitateurs ou mélangeurs industriels. Le mélangeur industriel, aussi appelé pétrin ou malaxeur, situé dans une cuve de mélange industriel en acier inoxydable, permet de travailler et pétrir une grande capacité de matières premières. Le type de malaxeur mélangeur varie cependant selon la phase du produit (liquide, solide ou gazeuse) ; ou selon sa viscosité. L’agitation est réalisée par la mise en mouvement de la phase liquide. Il existe alors deux cas de figure. Premièrement, la masse est composée de différentes substances et l’opération vise à l’homogénéiser ou à mettre en contact des réactifs pour qu’ils réagissent plus efficacement. Deuxièmement, il s’agit déjà d’un mélange homogène et l’opération d’agitation vise à réaliser un transfert thermique ou un maintien de particules solides en suspension. Dans l’industrie chimique, les cuves avec agitateurs sont utilisées dans l’élaboration des produits liquides, pâteux ou visqueux. Dans le secteur du papier, où la qualité de la pâte et son homogénéisation déterminent directement la qualité du produit fini, la conception de cuves adaptées est une véritable nécessité. Les agitateurs sont essentiels à l’élaboration de produits finis dans bien des secteurs industriels. Dans l’industrie agroalimentaire par exemple, les cuves sont essentielles à la fabrication de produits laitiers, d’alcools, de jus de fruit, etc… L’étape du mélange doit se dérouler en évitant toute altération de la texture ou de la qualité des ingrédients. Dans l’industrie de l’alimentation animale, l’enjeu est de s’assurer que l’équilibre du mélange de produits est bien respecté. Le présent travail est devisé en quatre chapitres : Le premier chapitre, présente une étude bibliographique sur les systèmes mélangeur des produits laitiers. Citons ainsi les différentes rubriques rencontrées telles que l'historique du procédé, les différents types des installations, architecture des mélangeurs, généralités sur les produits à mélanger et les différentes machines mélangeurs de lait sur le marché. 2 Le deuxième chapitre, est consacré à l'analyse fonctionnelle de besoin et choix des solutions technologiques à adopter dans la phase de conception de la solution finie. Ce qui va nous conduire à l'élaboration du cahier des charges fonctionnel illustrant les niveaux de flexibilités des différents critères Le troisième chapitre, s’intéresse au calcul et dimensionnement des différents composants constituant l’ensemble. Un calcul préliminaire par étude numérique de la cuve agitée par deux turbines à quatre pâles inclinées sera abordé. Une modélisation des différents éléments d'entrainement et de transmission sera présentée 3 Chapitre 1 : Etude bibliographique sur les systèmes mélangeurs 4 2-Généralité Le mélangeur est un système mécanique qui permet d’agir sur plusieurs espèces chimiques, qui peuvent être sous différents états et phases (solide, liquide, gazeux), pour créer une phase unique. Le mélangeur crée deux actions distinctes : Une action de pompage pour assurer un mélange global à grande échelle (macro-mélange) et une action de turbulence ou de cisaillement pour assurer un mélange local à petite échelle (micro- mélange). L’évolution de systèmes mélangeurs dans histoire n’a pas eu des grands changements de point de vue principe puisque toujours on a la nécessité d’une cuve et d’un organe qui agit sur le mélange. Mais l’évolution est flagrante dans ce qui concerne le système d’agitation. Dans l’antiquité, l’utilisateur agit directement sur l’organe qui fait le mélange puis après l’apparition de systèmes de transmission de mouvement. Le rôle attribué à l’utilisateur devient de plus en plus facile en se limitant à la supervision du processus après l’apparition des motorisations. 3-Les différentes type de mélangeur 3-1) Le mélangeur discontinu à deux arbres La technique de malaxage à deux arbres est appropriée pour toutes les formulations et offre des avantages majeurs. Le procédé de malaxage est d'une importance capitale pour la qualité du mélange et pour la rentabilité du processus de fabrication. Il crée des mouvements circulaires tridimensionnels de l'ensemble des produits à mélanger. Ce système est plus utilisable pour les produits de haute viscosité. 5 3-2)Le mélangeur conique orbitale C’est un système de création de mouvements circulaires tridimensionnels de l'ensemble des produits à mélanger. Le mélangeur conique orbital (peut être un mélangeur à cuve tournante) dont la vis d’agitation peut se déplacer en périphérie de la cuve conique pour agrandir la zone de mélange. Il reste cependant une large zone médiane dans laquelle le mouvement des particules est dû à leur mouvement naturel et le risque de zone morte est relativement important. Ce type de mélangeur est plus utilisé pour le mélange de poudre. 3-3)Le mélangeur conique de ruban Le mélangeur conique de ruban se compose d'un dispositif de transmission, d'une cuve conique, d'un mélangeur externe ruban, d'un mélangeur vis et d'une soupape de décharge. C'est une bonne conception pour les produits de viscosité moyenne ou faible. Le mélange tourne et monte sous l'opération du mélangeur externe (ruban), alors que la vis renversée intérieure enfonce la matière le long de l’axe en l’amenant au fond de la cuve. Avec un long bras de force et une force faible d'impact, cet équipement convient au mélange et à la réaction des liquides fortement adhésifs tels que la peinture, le matériel d'enduit et d'adhésif. Il est particulièrement utile pour le mélange des fluides. 6 3-4) Le mélangeur magnétique La gamme d'agitateurs magnétiques présente une solution hautement hygiénique pour la dispersion, la dissolution, l'homogénéisation et le mélange d'une grande quantité de produits dans l'industrie pharmaceutique. Spécialement adaptés aux procédés stériles, en évitant tout contact avec l'extérieur, dû à l’absence de Garniture mécanique. 3-5) Le mélangeur industriel statique Le mélangeur statique permette de réaliser les mélanges directement dans les canalisations, éliminant ainsi le besoin de cuves agitées. Chaque appareil est uploads/Geographie/ pfe-meryem123.pdf

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