Thèse soutenue

Contribution à l'étude de cristallisation des mélanges binaires aqueux : surfusion et approche cinétique

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Auteur / Autrice : Victorin Kouamy Chegnimonhan
Direction : Hassan Peerhossaini
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
Date : Soutenance en 2009
Etablissement(s) : Nantes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de thermocinétique (Nantes)
autre partenaire : École polytechnique de l'Université de Nantes

Résumé

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Les frigoporteurs diphasiques sont une technologie prometteuse. Une meilleure compréhension des cinétiques de cristallisation peut contribuer à la conception de générateurs performants. L’objectif de ces travaux est d’y participer. Une revue des théories classiques de nucléation et des modèles de cinétique de cristallisation est présentée. Divers résultats expérimentaux concernant la cristallisation partielle des solutions eau-MPG, eau-éthanol sont analysés dans le chapitre 2. Des essais de vieillissement ont montré que le degré de surfusion diminue rapidement au cours d'essais successifs. Le degré de surfusion diminue lorsque la concentration en MPG augmente, phénomène lié à la morphologie observée des cristaux : aiguilles, dendrites ou front plan. La vitesse de croissance des cristaux dépend du degré de surfusion et de la concentration en antigel qui modifie la diffusivité thermique, la viscosité et la tension superficielle des solutions. Un outil numérique conçu pour modéliser la cinétique de cristallisation des coulis résout l’équation de la chaleur 1D (instationnaire, non linéaire avec un terme source) couplée avec la cinétique de Nakamura. Ce code Matlab, basé sur des méthodes de recherche d’optimum par algorithme génétique, a été testé et validé. Il identifie les coefficients de transferts relatifs au dispositif expérimental, et les paramètres de cinétique. Dans une première approche, la cinétique de cristallisation des solutions de MPG apparaît être une fonction décroissante de la concentration. Le code est adapté pour étudier la cinétique de cristallisation d’autres substances, et peut présenter un intérêt pour des investigations en agro-alimentaire.