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Advection chaotique et échangeurs multi-fonctionnels

Advection chaotique et échangeurs multi-fonctionnels

L’advection chaotique permet de mélanger dans un écoulement à faible nombre de Reynolds, typiquement dans des systèmes de petite taille. L’effet du chaos est d’étirer puis replier le fluide, comme le boulanger lorsqu’il fabrique sa pâte. Un exemple de tels étirement-repliements est visible sur la figure (simulation numérique du transport de fluide dans un mélangeur industriel Kenics$^®$). Lorsque les structures deviennent suffisamment fines, elles se mélangent rapidement par diffusion moléculaire.

Les mélangeurs en ligne sont constitués par une série d’éléments identiques, comme par exemple sur cette portion de mélangeur Kenics$^®$. Dans un mélangeur "idéal", les temps de transit des particules dans le mélangeur sont tous identiques (la distribution est un "Dirac"). Or, nous avons montré que les distributions des temps de parcours pour un élément sont loin d’être idéales, du fait de la présence des parois solides au voisinage desquelles les particules peuvent rester longtemps (la vitesse y étant très faible) avant de ressortir.

Lorsque le scalaire est la température, on peut réaliser un mélangeur également excellent échangeur de chaleur, très utile pour les réactions fortement exothermiques, appelé échangeur multi-fonctionnel. Dans ce cadre, nous allons vers plus d’applicabilité dans des contextes industriels (agroalimentaire notamment), sachant que les tailles et les débits du mélangeur expérimental sont adéquates : cas du mélange de deux fluides de viscosités différentes, fluides non-newtoniens.

Personnel impliqué : M. Creyssels, M. Marro, X. Escriva, Florence Raynal


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