Etude des transferts thermiques d’un écoulement de fluide supercritique

Abstract

L'objectif principal de cette thèse est l'étude d’une réaction d’adsorption et des transferts de masse associés dans un mélange binaire près du point critique du solvant. Le modèle physique consiste en un mélange dilué (naphtalène- CO2 supercritique) contenu dans une cavité rectangulaire de différentes hauteurs variant entre 025mm et 1 mm et présentant sur sa paroi inférieure une plaque chauffée et adsorbante. Pour tirer parti des propriétés spécifiques du fluide supercritique et optimiser les conditions thermodynamiques permettant une meilleure adsorption avec un bon transfert de masse, les effets de la proximité du point critique et du chauffage font l'objet de plusieurs simulations numériques dans le présent travail. Le modèle mathématique utilisé est basé sur la résolution des équations de Navier Stokes, couplées aux équations d'énergie et de diffusion des espèces ainsi qu’à l'équation d’état de Peng-Robinson. Afin de réduire les coûts de calcul, ces équations sont résolues dans le cadre de l'approximation à nombre faible de Mach. Le champ de vitesse, la perturbation de la fraction massique ainsi que l'évolution temporelle du nombre moyen de Sherwood sont présentées pour différents chauffages. L'effet de confinement est également analysé. Les résultats montrent que, dans le voisinage du point critique du mélange et pour un fort chauffage de la paroi, on obtient l’adsorption homogène du soluté. Parmi les autres résultats clés, citons que, dans les mêmes conditions optimisées, le transfert de masse sur la plaque adsorbante est meilleur.