Dualité du couplage onde-matière de l'intensification par chauffage micro-onde à la sécurité des procédés

par Caroline Bonnet

Thèse de doctorat en Génie des procédés industriels

Sous la direction de Lionel Estel.

Soutenue en 2003

à Compiègne .

mots clés

• Réaction de décomposition
• Résonance morphologique
• Chauffage par microondes
• Diélectriques
• Design patterns
• Décomposition (chimie)
• Résonance

Résumé

L'optimisation de la conversion de l'énergie électromagnétique en chaleur au sein d'un système hétérogène est présentée. La difficulté de ce travail provient de la sensibilité du chauffage micro-onde à la géométrie des matériaux et au couplage des propriétés diélectriques avec la température et la composition. Ainsi une méthodologie permettant la détermination des paramètres agissant sur ce couplage est présentée. Les propriétés diélectriques sont mesurées par la méthode des petites perturbations en cavité résonante, le champ électrique est calculé par le logiciel H. F. S. S. ~>, un modèle permet d'accéder à la distribution de la température dans le milieu, enfin la théorie de Mie permet le calcul de la géométrie optimale du système. Cette approche théorique est validée par l'expérience. Une seconde étape du travail présente une méthode originale de suivi des réactions de décomposition. Les taux de conversion des espèces sont modélisés suite à la mesure des propriétés diélectriques.

Titre traduit

Wave-material interactions from the intensification by microwave heating to the processes security

Résumé

The optimal conversion of the electromagnetic energy in heat inside a heterogeneous system is presented. The difficulty of the study cornes from the microwave heating sensitivity to the geometry and to the coupling between the dielectric properties and the temperature and the composition. Consequently, a methodology allowing the determination of the parameters involved in this coupling is presented. Dielectric properties are measured by the small perturbations in a resonant cavity method, the electric field is calculated by the software H. F. S. S. @, modelling allows to determine the temperature distribution inside the medium, finally the Mie theory permits to calculate the optimal geometry of the system. This theoretical approach is validated by the experiment. A second stage of the study presents an original method for the investigation of decomposition reactions. Conversion rates of components are modelled further to the measurement of dielectric properties.