Academic literature on the topic 'Suspensions (chimie) – Particules (matière)'

Ce travail présente une étude des suspensions macroscopiques concentrées soumises à un cisaillement inhomogène. Nous avons décrit le comportement d’une suspension macroscopique par une approche phénoménologique locale basée sur la considération de la suspension comme un milieu continu. Trois flux migratoires ont été identifiés : un flux de collisions, un flux de viscosité et un flux de courbure. L’expression de ces trois flux est obtenue en étudiant la déviation de la trajectoire de paires de particules induite par une collision. Nous avons adopté une démarche à la fois expérimentale et numérique. Sur le plan expérimental, notre intérêt s’est porté sur l’écoulement tournant entre deux disques parallèles. Nous avons mis au point une technique expérimentale qui s’appuie sur la détection de traceurs par mesure d’absorption de la lumière. Les systèmes étudiés sont des suspensions constituées de particules de même indice et de même densité que le fluide suspendant. Sur le plan numérique, nous avons bâti un coût de calcul à 2D en volumes finis capable de modéliser le système d’équations non linéaires couplées qui régissent le comportement d’une suspension monodisperse ou bidisperse. Ainsi, nous avons étudié numériquement le comportement d’une suspension bidisperse en écoulement de Couette cylindrique et de Poiseuille. Nous avons observé une ségrégation en taille des particules en suspension qui est d’autant plus prononcée que la fraction volumique des petites et des grosses particules est voisine. Dans le cas de l’écoulement plan-plan rotatif, nous avons mis en évidence l’existence d’une migration pour une suspension monodisperse. La quantification des coefficients des flux de migration dans les géométries rotatives a été effectuée grâce aux profils numériques instationnaires. Les valeurs ainsi obtenues montrent que l’intensité des flux est liée à la direction de la migration des particules
In this present work, we have studied the behavior of concentrated macroscopic suspensions subjected to inhomogeneous shear rate. This behavior was described by means of a local phenomenological approach based on the consideration of the suspension as a continuous medium. Three shear induced fluxes were identified : a collision flux, a viscosity flux and a curvature flux. The expression of these three fluxes is obtained by studying the deviation of the trajectory of pairs of particles induced by a collision. We achieved both experimental and numerical investigations. On the experimental plan, we studied the flow between two parallel rotating disks. We developed an experimental technique which leans on the detection of tracers by measure of absorption of the light. The studied systems are suspensions established by particles of the same refractive index and the same density as the suspending fluid. Concerning the numerical work, we have built a numerical code in 2D, based on a finite volume method, capable of modeling the system of coupled non linear equations which govern the behavior of a monodisperse or bidisperse suspension. So we studied numerically the behavior of a bidisperse suspension in a Couette and a Poiseuille flow. We observed segregation in size of particles in suspension which is more pronounced when the volume fraction of the small and big particles is nearly equal. In the case of the flow between two rotating discs, we put in evidence the existence of a migration for a monodisperse suspension. The quantification of the coefficients of the shear induced migration fluxes in the rotating geometries was made thanks to the numerical, transient profiles. The values so obtained show that the intensity of these fluxes is closely bound to the direction of the migration of particles

Cette étude s’inscrit dans le cadre général des travaux liés à la sûreté des installations industrielles. En effet, divers procédés industriels, notamment dans l’industrie nucléaire, manipulent des matières sous forme de poudres et peuvent produire des poussières. L’étude de la mise en suspension de particules à partir de poudres présente un intérêt de premier ordre afin d’estimer les conséquences de ce terme source de contamination sur l’opérateur, les installations avoisinantes et, le cas échéant, l’environnement. A l’heure actuelle, il existe assez peu de données disponibles dans la littérature scientifique sur l’émission de particules dans le cas d’un scénario de chute de poudre et l’évaluation est réalisée à l’aide de coefficients expérimentaux ou à l’aide de corrélations empiriques. L'objectif du travail est d'étudier l'influence de quelques paramètres impliqués dans l’émission de particules par chute de poudre. Pour cela, des expériences sont réalisées afin d'étudier l'influence de paramètres tels que le mode de déversement, la nature de la poudre, le type de surface d’impaction, le diamètre du verseur et la masse initiale de poudre. Les résultats de fractions massiques et de concentrations numériques obtenus ont mis en évidence les paramètres prépondérants en fonction du type de déversement employé. Par la suite, les comparaisons de nos résultats avec les corrélations disponibles dans la littérature ont montré que celles-ci conduisaient à une sous-estimation de la mise en suspension. Ceci nous a donc amené à développer, à partir de l’ensemble des données expérimentales, des corrélations empiriques prenant en compte les paramètres étudiés ainsi que les interactions
This study comes within the general framework of industrial facilities’ safety research. Indeed, industrial processes, notably in the nuclear field, handle hazardous materials in powder form and can produce large quantities of fugitive dust. The study of the particles resuspension from powders is of interest of first order in order to estimate the consequences of this source term of contamination on the operator, the neighbouring installations and, if necessary, the environment. Up to now, there are very few reliable data in the scientific literature on the particulate emission in case of a scenario with an accidental free fall spill of powder. The powder dustiness evaluation is carried out using coefficients obtained in experiments, or using empirical correlations. The objective of the present work is to study the influence of some parameters involved in the airborne particles production by a free fall of powder. For that purpose, experiments are carried out in order to study the influence of parameters such as the type of dischargement, the powder nature, the type of surface on which occurs the powder impaction , the system diameter used for discharge, and the falling mass. The results of mass fractions and number concentrations obtained highlighted the dominating parameters according to the type of discharge employed. Thereafter, the comparisons between our results and the empirical correlations available in the literature showed that those led to an undervaluation of the powder dustiness. This thus led us to develop, starting from the whole of experimental data, empirical correlations taking into account the various parameters studied as well as the interactions

Nous étudions les phénomènes de ségrégation par taille dans des suspensions concentrées de particules en écoulement. Les particules sont plus lourdes que le fluide, comme dans la plupart des situations pratiques (boues, bétons, propergols solides). Le matériau modèle est transparent, et nous pouvons mesurer les champs de vitesse et de concentration des espèces sous cisaillement. Dans les deux géométries étudiées (Couette et plan-plan), on observe que 'écoulement principal (azimutal) est en général localisé. De plus, nous montrons l'existence systématique d'une composante non azimutale des trajectoires. Expérimentalement, nous établissons les relations entre figure de ségrégation, écoulements primaire et secondaire. Sur cette base, nous discutons les mécanismes possibles de la ségrégation.

Ce travail presente un dispositif experimental, mettant en jeu deux outils, permettant de caracteriser la taille (diametre de sauteur = d 3 , 2) et la concentration volumique (c) de suspensions polydisperses de billes de verre dans l'eau. Un capteur a fibres optiques base sur la retrodiffusion de la lumiere par les particules de la suspension mesure le rapport c/d 3 , 2, pour 0. 1 c 0. 4 et pour d 3 , 2 7 m. Et, un dispositif acoustique utilise en transmission (frequence = 5 mhz) mesure la concentration volumique de la suspension independamment de la taille des particules pour 0c0. 4. En couplant ces deux mesures, la suspension est caracterisee au travers de c et d 3 , 2.

Concernant la pollution particulaire des ambiances, qu'elles soient habitables ou destinées à accueillir des populations (grand nombre de personnes, telles que les grands halls publics ou les gares souterraines), c'est essentiellement l'étude du dépôt des particules ou de leur migration dans l'air, qui a le plus souvent été traitée dans la bibliographie.
Pour l'instant trop peu d'études ont été consacrées aux aspects de la remise en suspension des particules car de façon générale, qu'il s'agisse d'habitations ou de grands volumes ouverts au public, les vitesses de l'air restent relativement faibles et permettent difficilement d'«arracher» les particules déposées. C'est dans cet esprit que nous avons élaboré en cellule test, un protocole expérimental pour mettre en évidence ce phénomène. Nos expérimentations permettront de dégager une tendance visant la modélisation du comportement particulaire en phase de remise en suspension.
Nous nous sommes basés sur l'analogie électrique des cycles de charge – décharge d'un self dans une résistance dans un circuit RL pour modéliser le dépôt et la remise en suspension des particules.
Les résultats fournis par le modèle reproduisent dans la majorité des cas les résultats expérimentaux sur des intervalles représentatifs de temps.

L'objet de ce travail était d'étudier et si possible d'améliorer le procédé de fabrication de produits type fruits sur sucre. Ce produit est en fait une suspension composée d'un fluide porteur fortement visqueux et pseudoplastique et de particules (tranches de fraises) de taille importante (entre 10 et 20 mm), fragiles et de concentration élevée (> 20% en poids). Les principaux critères de qualité pour le procédé et le produit fini étaient l'homogénéité de la suspension et l'intégrité des morceaux en fin de traitement. Deux types de technologies se devaient d'être comparés : une basée sur l'utilisation d'échangeurs de chaleur (traitement continu) et l'autre mettant en œuvre des cuves mécaniquement agitées (traitement discontinu). Les principaux résultats issus de cette étude sont les suivants : une suspension modèle a été mise au point et utilisée avec succès. Cette suspension simule à la fois les caractéristiques du fluide porteur (comportement rhéologique) et les particules réelles (taille, fermeté, dépendance avec la température). Des tests spécifiques permettant de quantifier la fermeté des particules ont été mis au point (tests de compression extrusion et de pénétration). Un traitement par analyse d'images a été élaboré permettant d'analyser et de quantifier la distribution en taille des particules avant et après traitement. Cette méthode, complétée par les mesures classiques par tamisage mécanique, a permis d'estimer la détérioration des morceaux due au traitement subi. Pour les systèmes mécaniquement agités, les paramètres limitant ont pu être mis en évidence : vitesse de rotation, viscosité du fluide porteur, concentration initiale en particules, taille de la particule (par rapport à la taille de l'entrefer) et fermeté de la particule. Pour les conditions opératoires retenues, le traitement en continu semble beaucoup plus efficace que celui en systèmes mécaniquement agités.

La structure de l’écoulement établi d’un mélange gaz-solide en mouvement vertical ascendant a été expérimentalement étudiée dans une colonne à lit fluidisé à recirculation de 144 mm de diamètre intérieur et de 8 m de haut. Le solide utilisé est du catalyseur de cracking de 57um véhiculé par l’air atmosphérique. La colonne est alimentée en solide par l’intermédiaire d’une vanne en L. Les vitesses superficielles d’air ont été variées de 2 m/s jusqu’à 6 m/s, avec des concentrations volumiques qui atteignent 12%. Une sonde et une méthode de prélèvement ont été mises au point pour déterminer les profils radiaux de flux massique des particules. Cette méthode, qui s’affranchit de la condition d’isocinétisme strict des prélèvements, permet de mesurer à la fois les flux ascendant et descendant. Les mesures des profils de flux massique effectuées à des concentrations volumiques inférieures à 4% ont mis en évidence l’exixtence d’un régime des profils semblables qui avait été prévu théoriquement comme solution asymtotique des équations générales probabilistes des mélanges gaz-solide. Par ailleurs, ces mesures ont montré qu’au-delà de cette concentration il existe d’autres profils de flux massique qui se modifient avec l’augmentation du taux de charge, ce régime d’écoulement est appelé régime dense. L’allure des profils ainsi que leurs déformations avec la vitesse du gaz en écoulement dilué et avec la concentration en régime dense ont été examinées en détail. Enfin, des propriétés de la transition locale de régime ont pu être mises en évidence.

Les suspensions denses de particules non colloïdales présentent des caractéristiques originales. Dans un écoulement de cisaillement non homogène, on observe que les particules migrent des région de cisaillement élevé vers des régions de faible taux de cisaillement. Ce phénomène s'appelle migration induite par cisaillement (SIM). Le modèle de suspension (SBM) de Nott et Brady (1994) est une approche de la SIM où des flux diffusifs apparaissent naturellement à partir de gradients de contraintes de la phase particulaire. Cependant, il existe encore des débats sur la nature des contraintes particulaire dans les suspensions denses. Des expériences récentes montrent que le SBM échoue non seulement à prédire la distribution stationnaire des particules, mais aussi à rendre compte de sa cinétique. Nous avons conçu et construit une configuration originale pour revoir les modèles disponibles en effectuant des expériences bien résolues dans le temps et l'espace. Nous présentons nos résultats expérimentaux ainsi qu'une détermination préliminaires des paramètres du modèle tenant compte des inhomogénéités de fraction volumique et du taux de cisaillement
Dense suspensions of noncolloidal particles exhibit novel features. In a non-homogeneous shear flow, it is observed that particles migrate from the high shear rate region to the low shear rate region. This phenomenon is called Shear-Induced Migration (SIM). The Suspension Balance Model (SBM) of Nott and Brady (1994) has been taken as an approach to model SIM. Where the SIM is attributed to the diffusive fluxes that arise naturally from gradients in the particle phase stresses. However, there are still unanswered questions and an ongoing debate on the nature of particle stress in the dense suspensions. Recent experiments show that the SBM not only fails in predicting the steady-state distribution of particle phase in the flow of dense suspensions but also fails in predicting the kinetics of the SIM. In addition, recent theoretical works question the derivation of the SBM and the simple supposition of drag closures in inhomogeneous flows of dense suspensions. We have designed and built an original setup to revisit available drag closures via performing well-resolved experiments. We present our preliminary results of a drag closure taking into account inhomogeneities of the solid phase volume fraction and the shear rate