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Etude de la séparation des composants d’un mélange binaire saturant ou non un milieux poreux

(Co- encadrement de la thèse de Mr Bilal El Hajjar, ATER , Directeur de thèse Pr. A. Mojtabi , soutenue en Octobre 2008)

Sous l’effet d’un gradient thermique imposé, il est possible de séparer les constituants d’un mélange monophasique de fluides. Ce phénomène est appelé thermodiffusion ou effet Soret. De plus en couplant la convection naturelle au phénomène de thermodiffusion dans une cavité poreuse saturée par un fluide binaire, il est possible d’accroître notablement le degré de séparation des constituants du mélange. Notre objectif est de d’étudier théoriquement, numériquement et expérimentalement la convection thermo-gravitationnelle en vue de mieux préciser les conditions physiques permettant d’optimiser le degré de séparation des espèces. Alors que les dispositifs classiques utilisés pour la séparation sont des colonnes verticales différentiellement chauffées, l’originalité du travail tient dans le fait que l’on montre qu’il est possible d’obtenir, dans certaines conditions, la séparation des constituants en cellule horizontale chauffée par le bas (Configuration de Rayleigh Bénard). Après avoir considéré le cas d’une cellule remplie d’un fluide binaire et soumise à des gradients de températures le long des deux parois horizontales, on s’est intéressé au cas à des couches poreuses horizontales saturée par un fluide binaire et chauffée par le bas , avec ou sans vibration. Dans les 2 dernières configurations, en considérant des facteurs de séparation positifs supérieurs à une valeur critique, on obtient un régime monocellulaire assurant la séparation. En étudiant la stabilité de cet écoulement monocellulaire on détermine ainsi l’intervalle du nombre de Rayleigh où ce régime reste stable . Au-delà le régime devient multicellulaire.

Influence des vibrations sur la séparation thermogravitationnelle en cavité rectangulaire poreuse saturée par un fluide binaire et chauffée par le bas :

Lignes de courant
Isoconcentrations

sans vibration

Lignes de courant
Isoconcentrations

avec vibration, régime monocellulaire et séparation possible