Development of a non contact calorimeter in isoperibolic millifluidic systems using InfraRed Thermography : applied to biphasic flows

Développement d’un calorimètre sans contact pour des systèmes isopériboliques millifluidiques : application aux écoulements diphasiques

• Auteur / Autrice : Marta Romano Mungaray
• Direction : Jean-Christophe Batsale, Christophe Pradère, Jean Toutain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique-chimie
• Date : Soutenance le 30/10/2013
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire du Futur / LOF
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Righini, Mathieu Joanicot, Cindy Hany
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent E. Prat, Lounès Tadrist

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de chaleur

Microfluidique

Thermographie

Calorimétrie

Écoulement diphasique

Mots clés libres

Thermique

Microfluidique

Calorimétrie

Réaction chimique

Écoulement diphasique

Thermographie infrarouge

Millifluidique

Estimation des propriétés thermo-physiques

Échange de chaleur

Microfluidics

Calorimetry

Chemical reaction

Biphasic flow

Infrared thermography

Millifluidics

Thermophysical property estimation

Heat transfer

Résumé

Ce travail porte sur le développement d’une technique de calorimétrie sans contact pour des écoulements diphasiques. Ces derniers sont réalisés sur la forme d’un train gouttes dans des tubes de taille millimétriques dans des supports isopériboliques. L’idée principale est de coupler la Thermographie Infrarouge et les outils microfluidiques pour proposer une technique adapté de mesure. L’utilisation de la microfluidique rend possible l’utilisation de très faibles volumes réactionnels limitant ainsi tout risque lié à la dangerosité des réactions réalisées au sein des gouttes, l’outil Infrarouge permet de suivre ces écoulements avec grande précision. Les résultats de ces travaux de thèse montrent que l’outil est capable d’estimer des propriétés thermo-physiques des écoulements non réactifs. Ainsi, que de caractériser de réactions chimiques en termes d’enthalpie et cinétique. Finalement cette dernière caractérisation a été comparée aux techniques classiques pour mettre en évidence la précision et les avantages de l’outil développé

This work concerns the development of a non-contact calorimeter for two-phase flow characterization. The biphasic flow is performed under a droplet configuration inside millimetric tubings which are inserted into the isoperibolic chip. The main idea is to combine the Infrared Thermography and microfluidic tools to propose a suitable technique for accurate measurements. Microfluidics enables the use of small reaction volumes thus limiting any risk of dangerous reactions inside droplets, the Infrared tool enables to monitor the thermal signature of these flows with high accuracy. The results of this thesis show that this tool is able to estimate the thermophysical properties of non-reactive flows. Also , it is possible to characterize chemical reactions in terms of enthalpy and kinetics . Finally the latter characterization was compared to conventional techniques to demonstrate the benefits and the precision of the tool.