• Langue : Français
• Discipline : Sciences physiques
• Identifiant : Inconnu
• Type de mémoire : Habilitation à diriger des recherches
• Date de soutenance : 01/01/2005

Résumé en langue originale

Ce travail concerne l'étude de l'hydrodynamique des contacteurs gaz-poudres cohésives (poudre de taille micronique et nanométrique) et s'articule autour de trois thèmes à savoir: la compréhension du mécanisme de la distribution du gaz à travers une structure cohésive, l'influence des propriétés physiques des poudres et le contrôle des couches en lits fixe et fluidisé par analyse des propriétés d'écoulement des poudres. Les poudres se présentent le plus souvent sous forme de matériaux hétérogènes en granulométrie (taille et distribution granulométrique), morphologie (forme) et texture physique (masse volumique, surface spécifique et porosité). De ces caractéristiques dépendent la structure locale du système particulaire et le type d'écoulement du gaz autour des particules. Dans le cas des poudres cohésives le système particulaires semble très complexe et difficilement contrôlable. Les forces interparticulaires sont considérables et gouvernent le comportement des couches de particules microniques et nanométriques (diamètre des particules inférieur à 50 Ilm). Les phénomènes comportementaux des poudres dépendent des propriétés intrinsèques (distribution granulométrique, masse volumique, forme, forces internes, rugosité, teneur en eau) et des propriétés extrinsèques (température, temps et sollicitation statique et dynamique). Ces travaux nous ont permis tout d'abord de visualiser l'empilement de poudres cohésives dans un réacteur et ensuite de comprendre la distribution du gaz au sein de la couche de poudre comme le passage préférentiel du gaz et ceci grâce à l'analyse tomographique. La désintégration de la structure cohésive dans un lit fluidisé et l'affranchissement du passage préférentiel ont été réalisés avec deux techniques: la mise en suspension des poudres sous une vitesse de gaz élevée et l'application de la technique acoustique. A l'état fluidisé, l'expérience montre que l'échange est réalisé surtout entre le gaz et les agglomérats formés de particules primaires de taille et de forme incontrôlables. Il y a un couplage étroit entre l'hydrodynamique et la structure locale gouvernée essentiellement par les forces de Van der Waals. Le lit fluidisé d'agglomérats constitue ainsi une nouvelle structure caractérisée par de nouvelles propriétés physiques des agglomérats. Le diagnostic in-situ du comportement des couches en lit fixe ou fluidisé en fonction de la vitesse du gaz par mesure des fluctuations de pression en fonction du temps a permis le contrôle des couches de poudres. Le modèle mathématique formulé dans ce travail est capable de simuler en deux dimensions le phénomène de l'agglomération dans un réacteur gaz-solide et nous a permis d'estimer la taille des agglomérats et la variation de la perte de charge à travers le lit d'agglomérats. Cette étude vise non seulement le dimensionnement et l'optimisation des contacteurs gaz-solide mais aussi la maîtrise de l'élaboration des poudres et le contrôle des milieux dispersés complexes.