Effet de transport de gaz dans un milieu poreux induit par une différence de température
Notre sujet de recherche a pour objectif d’étudier les effets dans le transport des gaz dans un milieu poreux, induit par une différence de température. Également appelé thermal creep ou thermal transpiration, ce phénomène joue un rôle essentiel dans les réacteurs chimiques gazeux avec des membranes catalytiques. Cette étude nous permet de mieux caractériser ces membranes, afin de trouver une structure poreuse optimale pour intensifier les flux gazeux dans le réacteur. Notre échantillon est fabriqué à partir de fibres optiques en verre, contenant 60 tubes chacune. Nous avons moulé 60 fibres parallèles dans un tube en verre de 5cm de long. Nous obtenons ainsi un poreux de 6mm de diamètre constitué de 3600 capillaires de diamètre 6 microns et de longueur 5cm. Une température est imposée à chaque extrémité du poreux, créant ainsi un profil linéaire le long de son axe puisque la surface latérale est isolée. Nous souhaitons mesurer le débit de thermal creep (du côté froid vers le côté chaud) créé par ce gradient de température. Il est malheureusement trop faible pour être mesuré directement. Nous avons choisi de mesurer la variation de pression dans deux réservoirs placés de part et d’autre du poreux. Nous disposons d’une expression théorique reliant le débit à l’écart de pression atteint en régime stationnaire et au temps caractéristique de l’écoulement, pour tirer parti de cette relation. Un dispositif expérimental constitué d’un réservoir et un capteur de pression à chaque extrémité de l’échantillon ainsi qu'un capteur différentiel entre les réservoirs est utilisé. La régulation de la température se fait par des échangeurs connectés à deux bain thermostatés, avec plusieurs thermocouples sur différentes positions pour évaluer le profil de température dans le dispositif. La température est contrôlée dans chacun des réservoirs, et nous mesurons les pressions absolues et la pression différentielle entre les réservoirs. Les deux réservoirs sont connectés par un bypass pilotable. À partir d’une pression initiale homogène (bypass ouvert), nous observons le transport de gaz d’un réservoir vers l’autre en fermant le bypass. Une étude systématique de l’influence du niveau de pression pour deux gaz (Ar et CO2) a été réalisée. Pour ce dernier, nous avons analysé de plus l’influence de l’écart de température. L’ensemble de nos résultats sera discuté et comparé à ceux (théoriques et expérimentaux) disponibles dans la littérature.
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