Détermination du diagramme de viscosité ternaire NaCl-KCl-LiCl par la méthode d’écoulement

par El Hassan Ballouki

Thèse de doctorat en Thermodynamique Chimique Appliquée

Sous la direction de Maurice Rolin.

Soutenue en 1986

à Lyon, INSA , en partenariat avec LPCI - Laboratoire de Physico-Chimie Industrielle (Lyon, INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Chimie | système ternaire | chlorure alcalin | sel fondu | diagramme viscosité | viscosité | poiseuille | loi poiseuille | écoulement | mesure | température fusion
• Sels fondus
• Écoulement laminaire
• Formes ternaires

Résumé

Les seules données de viscosité recensées dans la littérature pour les trois chlorures alcalins fondus NaCl, KCl et LiCl ne concernent que les sels purs et deux systèmes binaires NaCl-KCl et KCl-LiCl. Encore apparaissent-elles très dispersées. La détermination du diagramme de viscosité ternaire laissait présager la nécessité d'un grand nombre de mesures, ce qui nous a conduit à opter pour la méthode d'écoulement, assez peu utilisée en milieu d~ sels fondus, mais dont la validité est néanmoins bien établie. L'appareillage, que nous avons réalisé, est du type à capillaire vertical. Il permet de travailler jusqu'à 950 ° C et dans des bains corrosifs (chlorures fondus). Il est en monel. Ses dimensions, pour la détermination desquelles une étude théorique préliminaire a été faite, ont été "optimisées" par une étude sur maquette de plexiglass, grandeur nature (solutions aqueuses de glycérine et de potasse). Un double système d'électrodes alimenté en basse tension alternative, et relié à un chronomètre électronique, permet la mesure précise des temps d'écoulement. Après vérification des données pour les sels purs, nous avons complété les données concernant les viscosités des trois systèmes binaires, puis tracé le diagramme ternaire. Celui-ci a pu être établi à l'aide d'un nombre limité de mélanges de compositions choisies. Pour chacun d' eux, nous avons déterminé la viscosité cinématique dans une gamme de 100 degrés au-dessus du point de fusion, puis déduit l'Energie d'Activation et la valeur de la viscosité dynamique extrapolée à température infinie. Les diagrammes "d' isoénergie d'Activation" et "d'iso (-log n°)" ont été tracés. A partir d'eux, par interpolation et recoupement, nous avons tracé, pour onze températures (de 400 à 900 ° C), les coupes isothermes d' isoviscosité dynamique. Selon la température et la composition du mélange, ƞ vaut de 0,5 à 4,5 centipoises. Enfin certaines analogies avec les diagrammes de phase ont été mises en évidence, sans toutefois avoir été expliquées théoriquement.

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