Recherche Avancée

Thèse soutenue

Nouvelles approches d'étude de l'hydrodynamique en milieu poreux

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Auteur / Autrice : Jean-Paul Genot
Direction : Estéban Saatdjian, Noël Midoux
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences du génie chimique (Nancy)

Résumé

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Dans le but d'améliorer les performances des réacteurs lits fixes, en particulier des réacteurs trickle beds, ce travail de thèse vise à contrôler l'écoulement des fluides circulants dans ces installations. Deux approches très différentes de l'hydrodynamique dans ce type de milieux poreux ont été étudiées. Dans une première partie, la structure géométrique du lit fixe a servi de base à la construction d'un modèle d'écoulement interne de type réseau : les pores sont assimiles à des nœuds ou capacités, les gorges de pores ou interconnections sont assimilées à des branches, les résistances à l'écoulement leur étant attribuées aléatoirement à partir d'une loi statistique. Au vu d'un grand nombre d'échantillons de lits fixes recrées par ordinateur, il a été démontré l'existence d'une échelle de longueur intermédiaire destinée au développement d'un modèle macroscopique. Dans une seconde partie, l'écoulement au sein d'un milieu poreux a été comparé à l'écoulement périodique dans le temps entre deux cuves elliptiques confocales. À partir de l'expression analytique de l'écoulement de stokes au sein de ce système, un ensemble d'outils informatiques tridimensionnels a été développé afin de mettre en évidence et quantifier le caractère chaotique de l'écoulement, et de déterminer l'influence des divers paramètres principaux sur l'efficacité du mélange. Une analogie basée sur les distributions de temps de séjour entre système dynamique et lit fixe réel a pu être établie pour certaines configurations géométriques et certains protocoles de rotation.