Etude expérimentale et modélisation hydro-thermodynamique de réacteurs polyphasiques à cavitation pour la synthèse des nanoparticules

par Fatma BEN BAHA

Projet de thèse en Doc sciences pour l' ingenieur

Sous la direction de Jean-philippe Passarello et de Mounir Ben amar.

Thèses en préparation à Paris 13 , dans le cadre de École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis) depuis le 29-08-2019 .


  • Résumé

    L’élaboration de matériauxnano-structurés est réalisée depuis plusieurs années dans notre groupe de recherche à l’aide d’un réacteur rapide (turbulent) à T de mélange. Les récents travaux sur l’eau, ont montré un changement de phases (liquide-vapeur) à partir d’un certain régime d’écoulement. Le phénomènede cavitation devrait affecter sensiblement la morphologie et la distribution de tailles des nanoparticules issues du réacteur. D’un point de vue contrôle de l’élaboration des matériaux, il apparaîtdonc crucial de maitriser les paramètres qui gouvernent ce changement de phases. Les études réalisées jusqu’à présent sur l’eau pure (thèse de Kh. Ouahla, 2015), ont ététrès récemmentétendues, dans le cadre d’un projet PEPS CNRS 2017,à des mélanges binaires.Ils mettent en jeu des milieux triphasiques où une phase solide dispersée apparait par nucléation, soit dans le liquide soit à l’interface vapeur-liquide (surface des bulles). A cette occasion un nouveau dispositif expérimental dédié a été monté, permettant d’étudier le comportement thermo-hydrodynamique du mélange binaire dans des conditions très variées. Le dispositif, qui fonctionne en circuit fermé, comporte notamment une pompe permettant de balayer une large gamme de débit (jusqu’à 12 litres / min) correspondant à de larges domaines de régimes hydrodynamique (i.e. nombre de Reynolds) et pouvant opérer à haute pression (jusqu’à 70 bar). L’instrumentation comporte : un débitmètre, une caméra thermique (des effets thermiques importants sont attendus) et une chaîne de mesure SLS / DLS (tailles de particules ou bulles). Le dispositif expérimental est alors opérationnel ; nous avons pu préparer du solide à fort régime d’écoulement, mais de nombreux points restent encore à étudier et élucider. De ce fait,il apparaît pertinent d’étudier la compétition entre les deux mécanismes de nucléation cités ci-dessus (en phase liquide et à l’interface liquide-vapeur) et identifier les paramètres influents la gouvernant. Dans cet ob


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