O.R. THMR │ Thermodynamique et hydrodynamique de milieux réactifs

Responsable : Mounir BEN AMAR

Cette opération de recherche (O.R.) s’intéresse au processus de micromélange, étape cruciale dans l’élaboration de nouveaux nanomatériaux, la dynamique du mélange devant être significativement plus rapide que les constantes chimiques afin d’assurer une taille de particules très fine et monodisperse. Nous utilisons un micromélangeur continu dont le mélangeur en T représente l’élément central. Nous travaillons sur le changement de phases liquide/vapeur/solide en couplant des approches thermodynamiques et hydrodynamiques.

L’objectif est la maîtrise des paramètres influents à prendre en compte lors de la conception de nouveaux réacteurs chimiques multiphasiques tant sur l’aspect expérimental (SLS/DLS) que sur celui de la modélisation (équation d’état et calculs hydrodynamiques).

Nos derniers résultats, numériques et expérimentaux, obtenus sur l’hydrodynamique de l’écoulement dans le T-mélangeur nous ont permis de mieux comprendre un certain nombre de phénomènes physiques à prendre en compte lors du design de réacteurs chimiques pour l’élaboration de nanoparticules. Du point de vue hydrodynamique de l’écoulement dans les réacteurs chimiques, nous avons récemment démontré l’existence d’un changement de phase liquide-vapeur lié non seulement à l’aspect géométrique de ces réacteurs mais aussi aux conditions de l’écoulement (pression, débit, Reynolds).

Exemple d’ouvrage thématique collectif

Ces changements de phases sont aussi pilotés par des conditions thermodynamiques à prendre impérativement en compte. Pour ce faire, bénéficiant de 15 ans d’expérience conjointe avec IFP Énergies Nouvelles, nous continuons de développer des équations d’état basées sur la mécanique statistique (plus précisément sur des méthodes de perturbation) prenant en compte les interactions moléculaires de manière réaliste (via des théories de fonctionnelle de densité) dans le but de prédire ces équilibres. Un soin tout particulier est porté à la modélisation de l’état solide en cohérence avec le traitement des phases fluides (seuls types de phases décrites pour l’instant avec nos modèles) ainsi qu’à la modélisation des interfaces (thermodynamique des fluides non-homogène). Ces développements s’appuient sur des techniques de chimie théorique telle que la simulation moléculaire (plus particulièrement Monte Carlo) ou la simulation quantique (prenant notamment en compte la densité électronique).

Résultats marquants

Simulations et expériences en T-mélangeur

Méthode de contribution de groupe avec SAFT EOS

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