Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
L'étude de la cinétique du transfert de matière, et particulièrement celle du transfert à l'interface de deux phases, est une branche du génie chimique, qui interfère volontiers avec la mécanique des fluides et la thermique. Cet article débute par la présentation du transfert de matière au sein d’une seule phase, en détaillant notamment les notions de diffusion moléculaire, diffusion stationnaire et turbulente. Ensuite, la théorie autour du transfert de matière entre deux phases est exposée, avec un tour d’horizon de tous les modèles classiques existants (synthétique, de la couche limite, de la pénétration…) apportant ainsi l’explication d’un grand nombre de résultats expérimentaux. L’exemple du transfert entre une goutte et un milieu continu permet d’élargir aux cas très fréquents, où le volume d’une des phases ne peut être considéré comme infini.
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The study of mass transfer kinetics, particularly the transfer at the interface of two phases, is a branch of chemical engineering that interacts with fluid mechanics and heat. This article begins with the presentation of single-phase mass transfer, describing the notions of molecular diffusion, turbulent and steady-state diffusion. Subsequently, the theory of mass transfer between two phases is exposed, with an overview of all the existing conventional models (synthetic, boundary layer, penetration...) providing the explanation to a large number of experimental results. The example of transfer between a drop and a continuous medium broadens the extremely common case in which the volume of one of the phases cannot be considered infinite.
Auteur(s)
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Arnaud BUCH : Docteur de l'université Paris VI - Maître de conférences à l'École centrale Paris
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Mohammed RAKIB : Ingénieur ECP, Docteur d'État ès sciences physiques - Professeur à l'École centrale Paris
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Moncef STAMBOULI : Ingénieur ECP, Docteur d'État ès sciences physiques - Professeur à l'École centrale Paris
INTRODUCTION
Alors que l'étude des équilibres chimiques, ou, tout au moins, des lois générales qui les régissent, a depuis longtemps un statut d'autonomie (c'est en effet une branche de la thermodynamique), l'étude de la cinétique du transfert de matière, et particulièrement celle du transfert à l'interface de deux phases, est restée pour l'essentiel au sein du génie chimique.
Certes, par des raisonnements de similitude, elle entretient des relations étroites avec la mécanique des fluides et la thermique. En outre, la thermodynamique du non-équilibre (développée par Onsager et ses successeurs) lui a proposé un cadre conceptuel. Mais aucune de ces disciplines n'a réussi à l'absorber, jusqu'à présent du moins.
Ce détour par l'histoire récente des sciences explique la présence dans ce traité d'un article consacré à la cinétique du transfert de matière.
De plus, alors que le besoin de données cinétiques concerne pour l'essentiel le transfert entre deux phases (§ 2), cet article commence par des développements sur le transfert de matière au sein d'une seule phase (§ 1). Cela n'est pas dû seulement à un souci didactique (aller du simple au complexe...). Il s'agit en fait d'un choix lié à la nature des modèles.
En effet, la majorité des modèles proposés et utilisés pour décrire le transfert interfacial repose sur l'hypothèse que le changement de phase, stricto sensu, n'est pas l'étape qui limite l'acte global, et que c'est donc le transport dans l'une et l'autre phases, entre le cœur de celles-ci et l'interface, qui détermine la vitesse de transfert.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 1988 par Jean-Paul MOULIN, Dominique PAREAU, Mohamed RAKIB, Moncef STAMBOULI
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BIBLIOGRAPHIE
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