Modélisation et simulation d'un procédé de séparation à membrane en régime dynamique : application à la pervaporation

Modeling and simulation of a membrane separation process in a dynamical mode : application to pervaporation

• Auteur / Autrice : Philippe Hus
• Direction : Lucien Povy, Abdelaziz Nakrachi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Productique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Pervaporation

Séparation par membranes

Systèmes à paramètres répartis

Résumé

Au sein du centre d'automatique de lille, l'equipe du professeur Povy s'intéresse a la modelisation, la simulation et l'identification des procedes agro-alimentaires et biotechnologiques. La pervaporation est un de ces procedes. Avec l'apparition de nouveaux champs d'utilisation pour cette application (couplage a un fermenteur) se pose le probleme de la modelisation. L'objectif de ce travail est de decrire le comportement dynamique du dit procede. Le premier chapitre de cette etude est essentiellement base sur une synthese bibliographique des modeles de pervaporation. Il y apparait que les approches developpees jusqu'ici, qu'elles soient comportementales ou phenomenologiques, ne tiennent compte que du cas stationnaire. L'application nouvelle du couplage conditionne donc la modelisation mathematique entreprise dans le deuxieme chapitre. Celle-ci est basee sur les trois physiques qui gouvernent le transfert de matiere. Le comportement dynamique du procede est alors decrit par un systeme d'equations aux derivees partielles (systeme a parametres distribues). De plus, il apparait que sous certaines conditions, ce systeme peut etre simplifie. Pour clore la mise en equation, les relations liant l'etat du systeme aux grandeurs mesurables, permettent a l'automaticien de retrouver le concept d'entrees/sorties localisees. La non existence de solutions analytiques pour le systeme d'equations aux derivees partielles propose, conduit dans le troisieme chapitre a envisager une methode de resolution approchee. Mais, la structure meme du modele ne rend pas cette resolution immediate. Neanmoins, un algorithme base sur les differences finies est propose et permet l'obtention d'une solution numerique. La derniere partie de ce travail concerne la validation qualitative du modele. Les resultats montrent que celui-ci correspond bien au comportement attendu du procede de separation.