Étude et modélisation de l'influence des propriétés physico-chimiques de suspensions concentrées sur leur comportement rhéologique / Fabien Sta ; sous la direction de Philippe Marchal et de Cécile Lemaitre

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : français / French

Suspensions (chimie) -- Propriétés physico-chimiques

Rhéologie

Plan d'expérience

Suspensions (chimie) -- Viscosité -- Modèles mathématiques

Classification Dewey : 531.113 4

Marchal, Philippe (1962-.... ; Enseignant-chercheur à l'INPL) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Lemaitre, Cécile (Directeur de thèse / thesis advisor)

Falk, Véronique (Président du jury de soutenance / praeses)

Serra, Christophe (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Poulesquen, Arnaud (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Ducouret, Guylaine (1959-....) (Membre du jury / opponent)

Boulnois, Christophe (Membre du jury / opponent)

Université de Lorraine (Organisme de soutenance / degree-grantor)

RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Laboratoire réactions et génie des procédés (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : Les suspensions concentrées sont des fluides qui présentent des propriétés rhéologiques complexes. Ces propriétés sont modélisées par des équations structurelles qui considèrent à la fois les phases liquide et solide, mais avec un manque de lien avec les paramètres granulaires (en particulier la compacité des suspensions non modèles). L'objectif global de ce travail est d'étudier la dépendance de la viscosité de suspensions concentrées énergétiques aux propriétés physico-chimiques de leurs composants. Les propriétés ayant l'impact le plus significatif sur la viscosité sont choisies en utilisant la méthodologie des plans d’expériences. Le modèle résultant représente le diamètre médian D50 en volume de petites et grandes particules, la densité des grosses particules d, la surface spécifique des particules, la contrainte de cisaillement γ ̇ appliquée à la suspension, la viscosité du fluide de suspension ηf et une constante valeur pour la fraction volumique en solide φ≃0.51. De plus, ce modèle permet de prédire la viscosité des suspensions étudiées pour une fraction volumique en solide allant de 0 à 0,51 %.

Résumé / Abstract : Concentrated suspensions are fluids which display complex rheological properties. These properties are modelled through structural equations which consider both the liquid and solid phases, but with a lack of consistency for the granular parameters (in particular the maximum packing fraction of non-model suspensions). The overall objective of this paper is to investigate the dependence of the viscosity of energetic concentrated suspensions on the physicochemical properties of their components. The properties with the most significant impact on the viscosity are chosen using the Design of Experiments methodology. The resulting model accounts for the mass median diameter D50 in small and large particles, the large particles density d, the specific surface area of small particles, the shear stress γ ̇ applied to the suspension, the viscosity of the suspending fluid η_f and a constant value for the volume fraction in solid ϕ≃0.51. Moreover, this model allows predicting the viscosity of the studied suspensions for a volume fraction in solid from 0 to 0.51 %