Transfert de Matiére

Objectifs de l’enseignement:

Comprendre les mécanismes  et le formalisme permettant de décrire le transfert de matière ; Savoir écrire un bilan matièrenécessaire au calcul des équipements.

Public visé par la formation

Tronc commun Génie des Procédés, 3éme année License

Connaissances préalables recommandées:

Thermodynamique ; Cinétique chimique ;  Equations différentielles.

Contenu de la matière:

Chapitre 1 :    (3 semaines)                                                                                

Mécanisme de transfert de la matière : Introduction ; Transfert diffusif : la loi de Fick ; Définition de la diffusion moléculaire ; Notion de densité de flux de matière; Définition des vitesses moyennes massique et molaire ;  Transfert convectif ;  Transfert combiné : Diffusion + Convection.

Chapitre 2 : (3 semaines)                 

Estimation des coefficients de diffusion ; Coefficients de diffusion (phase gazeuse, phase liquide)  pour les systèmes gazeux multicomposants (Equation de Stefan Maxwell) ; Ordre de grandeur des coefficients de diffusion dans les différents milieux (gaz, liquides, solides) ; Coefficients de diffusion dans les solides poreux ;  Notion de coefficients de diffusion effectifs.

Chapitre 3 :   (5 semaines)                         

Description du transfert de matière : Bilan matière-Equation de continuité ; Rappels sur les opérateurs gradients et divergence d’un vecteur ; Bilan de la masse totale sur un élément de volume fixe ; Bilan de la masse d’un constituant i sur un élément de volume fixe ; Conditions aux limites et condition initiale ; Transfert diffusif en régime permanent : Diffusion d’un gaz à travers un film gazeux stagnant ; Diffusion équimolaire ; Transfert diffusif transitoire (Présenter l’équation de continuité sans la résolution mathématique) ;  Transfert diffusif avec réaction chimique homogène et hétérogène ;  Applications pour différentes géométries (plan, cylindre, sphère).

Chapitre 4 :    (4 semaines)                                                                                                                     

Transfert de matière à une interface (entre phases) ; Théorie des 2 films, de pénétration, de renouvellement de surface ; Coefficient de transfert de matière ; Notion d’analyse dimensionnelle : Théorème de π- Buchingham ; Nombres sans dimensions relatifs au transfert de matière (Sherwood, Reynolds, Schmidt) ; Estimations des coefficients de transfert de matière (corrélations adimensionnelles).