Caractérisation de l'hydrodynamique et de la cavitation dans un réacteur utilisé pour la sonoélectrochimie

par Audrey Mandroyan

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Hihn, Jean-Yves.

Soutenue en 2006

à Besançon , en partenariat avec Université de Franche-comté. UFR des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    De précédentes études ont montré les effets positifs induits par des ultrasons sur des procédés chimiques. Elles mettent en évidence un vaste champ application des ultrasons de puissance à basse fréquence (de 20 à 60 kHz) comme ceux à haute fréquence (de 100 à 1 MHz). Toutefois, les ultrasons et leurs effets sont difficiles à maîtriser, par exemple dans les procédés électrochimiques industriels, car les nombreux phénomènes induits par la propagation de l’onde ultrasonore dans un liquide (cavitation, courants acoustiques…) ne sont pas distribués de manière uniforme au sein du réacteur. Pour optimiser ces procédés appelés sonoélectrochimiques, la connaissance de la répartition de l’énergie acoustique et de la cavitation sont des paramètres essentiels. Dans le but de disposer d’éléments fiables pour la caractérisation des systèmes sonoélectrochimiques, cette thèse s’intéresse aux interactions entre les phénomènes hydrodynamiques, la cavitation et les réactions électrochimiques, ce qui permettra de comprendre les mécanismes et leurs limites. La caractérisation de l’activité ultrasonore a été mise en œuvre par plusieurs méthodes comme la mesure de la puissance transmise par calorimétrie, la dosimétrie de Fricke, la mesure du transfert de matière et la tomographie laser, la PIV (Particule Image Velocimetry) et la chronoampérométrie. Une étude systématique a été réalisée pour toutes ces méthodes. Ainsi il a été possible d’évaluer l’influence de la géométrie du réacteur, du diamètre de la sonde et de la fréquence sur les écoulements hydrodynamiques induits par les ultrasons et sur le phénomène de cavitation à la surface de l’électrode.

  • Titre traduit

    Characterization of hydrodynamics and cavitation in a reactor used for the sonoelectrochemistry


  • Résumé

    Previous studies have shown positive effects induced by ultrasound during chemical processes. They allow envisaging a large application field for power ultrasound at low frequencies (from 20 to 60 kHz) as well as at high frequencies (from 100 to 1 MHz). In the particular case of industrial electrochemical processes, ultrasound and their effects are difficult to managed, due to numerous phenomena which are caused by the wave propagation in a liquid and especially the acoustic flows and the cavitation in the liquid bulk and at a solid surface. It's is important to note that the distribution of this activity is not homogeneous within the reactor, leading to difficulty in process control. So, the optimisation of sonoelectrochemistry processes needs a good knowledge of both acoustic flow distribution and cavitation, which are essential parameters. The aim of this PhD thesis was to obtain reliable elements for the sonoelectrochemistry systems characterization. This work takes interest in the study of interactions between the hydrodynamic phenomena, the cavitation and the electrochemical reactions, what will allow understanding the mechanisms and their limits. The ultrasonic activity characterization was implemented by several methods, as the calorimetric power measurements, the Fricke’s dosimetry, the mass transfer measurements, the laser tomography, the PIV and chronoamperometry. A systematic study was carried out for all these methods. Thus it has been possible to estimate the reactor geometry influence, the ultrasound beam diameter influence or the frequency influence on the hydrodynamic flows induced by ultrasound and on the cavitation phenomenon at the surface electrode.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (335 p.)
  • Notes : Reproduction de la thèse autorisée
  • Annexes : Bibliographie p. 281-289

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Bibliothèque universitaire Sciences Sport Claude Oytana (Besançon).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : SCI.BESA.2006.13
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