Réactions solide-gaz dans un milieu granulaire : Une approche multi-physique de modélisation - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2014

Réactions solide-gaz dans un milieu granulaire : Une approche multi-physique de modélisation

Résumé

Les réactions solide-gaz sont très présentes dans de nombreux domaines industriels tels que la chimie, la métallurgie, le cycle du combustible nucléaire, le captage du CO2, etc… Les réacteurs industriels où se déroulent ces réactions hétérogènes solide-gaz sont des dispositifs difficiles à appréhender : le milieu granulaire formé par la phase solide et les gaz réactifs et produits voit ses propriétés modifiées à chaque instant par les réactions chimiques qui s’y déroulent. Il apparait donc essentiel de développer des outils d’aide à la conception, à la maintenance et au diagnostic de ces installations. Le design de réacteurs industriels pour des systèmes réactionnels gaz-solide exige donc non seulement de connaître la cinétique chimique à l'échelle de grains, mais également de considérer la forme et la taille du réacteur, les sources de chauffage, les entrées et sorties de flux gazeux, le lit de poudre, etc… Un traitement théorique simplifié des équations de transfert de chaleur et de matière est possible si (i) l’expression de la vitesse contient une fonction f(α) qui dépend du modèle cinétique de transformation et (ii) les ordres partiels relatifs aux gaz sont égaux à 1. Ce traitement fait généralement appelle à la loi d’additivité des temps caractéristiques, et conduit à des modèles du type modèle de grains ou modèle de pores. Les deux conditions sont rarement satisfaites pour diverses raisons liées à la complexité des mécanismes réactionnels des réactions hétérogènes. Par exemple, la notion d’ordre n’a pas toujours un sens, et les modèles basés sur les processus de germination en surface et de croissance requièrent de calculer la vitesse de transformation d’une population de grains au lieu de celle d’un seul grain (pas de fonction f(α) dans l’expression de la vitesse). Dans le but de pouvoir décrire des réacteurs en tenant compte de modèles cinétiques plus complexes et plus proches de la réalité physique, nous avons développé une approche multi-physique, inclue dans un logiciel nommé CIN4, permettant de coupler les équations de transferts de chaleur et de matière avec les lois cinétiques décrivant les réactions solide-gaz.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-01103754 , version 1 (15-01-2015)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01103754 , version 1

Citer

Loïc Favergeon, Jacques Morandini, Michèle Pijolat, Michel Soustelle. Réactions solide-gaz dans un milieu granulaire : Une approche multi-physique de modélisation. JEMP 2014 (12èmes Journées d’Etudes des Milieux Poreux), Oct 2014, Toulouse, France. ⟨hal-01103754⟩
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