Contribution à l'étude de la micro-explosion d'une goutte d'émulsion d'eau dans l'huile : impact de la granulométrie de la phase dispersée

Contribution to the study of micro-explosion of a droplet of water in oil emulsion : impact of the size of the dispersed component

• Auteur / Autrice : Ernesto Mura
• Direction : Jérôme Bellettre, Christophe Josset, Khaled Loubar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique. Thermique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : École polytechnique de l'Université de Nantes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effet Leidenfrost

Granulométrie

Gouttes

Microémulsions

Mots clés libres

Métastabilité

Atomisation

Valorisation énergétique

Combustion

Effet Leidenfrost

Résumé

Afin de valoriser énergétiquement les déchets graisseux et huileux d’origine animale et végétale, il est nécessaire de faire varier leurs propriétés physiques. L’émulsification avec l’eau est considérée comme étant une technique prometteuse car elle permet d’obtenir une combustion complète et peu polluante. A la base de ces avantages il y a le phénomène de micro-explosion. L'objectif de ce travail est de contribuer à approfondir les connaissances sur les paramètres influant sur la micro-explosion, tels la taille de la phase dispersée dans l'émulsion. Les émulsions (μ-émulsion) sont d’abord caractérisées en fonction de la distribution de la taille de la phase dispersée par technique optique. En suite, grâce à une technique à capture d’imagine, il a été réalisé l’étude expérimentale de l'explosion des gouttelettes de d’eau dans l’huile, soumise à l’effet Leidenfrost. Les résultats montrent une nette dépendance à la taille des gouttelettes d'eau dispersées, des effets de la fragmentation par le phénomène de micro-explosion. En plus, une condition d’optimum a été identifiée. L'influence de la température de vaporisation de l’eau dispersée dans l’émulsion est ensuite étudiée au moyen de la calorimétrie différentielle. Cette approche révèle une dépendance monotone à la taille de la phase aqueuse dispersée mettant en évidence l’existence d’un état métastable. Enfin, en utilisant une technique optique appelée ombroscopie et un système d'acquisition de la température, l’évolution du phénomène de la micro-explosion synchronisée à l'histoire thermique de la goutte est étudié. Les résultats sont en cohérence avec la première approche expérimentale

To bring out animal fat and vegetable oily waste, it is necessary to vary their physical properties. The emulsification with water is considered a promising technique because it achieves complete combustion and low emissions. The reasons for these benefits lie in the phenomenon of micro-explosion. The objective of this work is to improve the knowledge about the parameters that affect the micro-explosion, such as the influence of the size of the dispersed component in the emulsion. Emulsions (micro-emulsions) are first characterized according to the size distribution of the dispersed phase by optical technique (microscope). Next, using a capture imagine technique, a first experimental study of the explosion of water in oil emulsion droplets, by Leidenfrost effect is carried out. The results showed a clear dependence of the effects of fragmentation of the phenomenon of micro-explosion, from the size of the dispersed water droplets. Moreover, an optimum condition has been identified. The influence of the vaporization temperature of the water dispersed in the emulsion is then investigated using differential scanning calorimetry. This approach has reveals a monotonic dependence to the size of the dispersed aqueous phase, highlighting the existence of a metastable state. Finally, using both, an optical technique called shadowgraphy and a temperature acquisition system, the evolution of the phenomenon of micro-explosion synchronized to the thermal history of the droplets is studied. The results are consistent with the first experimental approach.