Thèse soutenue

L'étude de la méthode de l'impact par plaque comme précurseur des phénomènes physiques et des processus chimiques

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Auteur / Autrice : Maya Mounir Daou
Direction : Hélène Lauron-PernotStéphane Zaleski
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés
Date : Soutenance le 05/10/2017
Etablissement(s) : Paris 6
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris (2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de réactivité de surface (Paris ; 1985-....)
Jury : Président / Présidente : Claude Jolivalt
Examinateurs / Examinatrices : Michel Arrigoni, Javier Rodríguez Rodríguez, Christophe Josserand, Daniel Fuster
Rapporteur / Rapporteuse : P. Rhodri Williams, Michel Arrigoni

Mots clés

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Résumé

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Ce manuscrit a pour but d'étudier un nouveau dispositif générateur de cavitation dont le potentiel favorable à l'intensification de réactions chimiques est évalué. Ce dispositif est constitué d'une plaque mobile qui frappe un liquide contenu dans un réacteur. L'impact génère une forte augmentation de pression dans le milieu suivi d'une dépressurisation. Nous montrons que la couche de gaz/vapeur piégée entre le piston et la surface du liquide influence les pics de pression et les fréquences générées dans le milieu. La visualisation à l'aide d'une caméra rapide montre que la dépressurisation active les sites de nucléation à l'origine des bulles de cavitation qui grandissent et implosent en générant occasionnellement des jets de grande vitesse. Nous étudions aussi la réponse de bulles préexistantes. Nous identifions un rayon de bulle critique qui dépend de la hauteur d'impact, de la pression extérieure et des caractéristiques du piston. Les bulles dont le rayon initial est supérieur à la valeur critique implosent au moment de l'impact, tandis que les petites bulles ne sont activées qu'après (sous tension). Des évolutions de pression différentes sont observées après l'impact en fonction de la présence/absence de grandes bulles. Nous étudions enfin l'oxydation du phénol en montrant que l'impact sur l'eau pure est incapable de générer des espèces radicalaires responsables de la dégradation. En ajoutant du peroxyde d'hydrogène comme oxydant, la molécule est décomposée sous certaines conditions. En général, la quantité d'oxydant requise pour déclencher une oxydation significative diminue lors de l'augmentation de l'intensité de l'impact sur lequel dépend le taux de dégradation.