Résumé:
L'étude des microécoulements dans des structures microscopique nécessite des
hypothèses spécifiques, et cette branche de la physique est appelée microfluidique. Dans ce
mémoire, nous avons présenté une étude et une simulation par la méthode des éléments
finis (FEM) d'un dispositif MEMS de réaction. Ce micromicroréacteur MEMS de
géométrie sinueuse se compose d‟une entrée, une sortie, des microcanaux représentant la
zone de réaction et d'une surface catalytique (platine). Ce modèle est proposé et simulé
pour l'élimination des groupes halogènes des hydrocarbures, qui sont une étape importante
de réaction dans plusieurs processus chimiques, pour une application de purification de
l'eau.
Ce projet est proposé à partir d'une approche multiphysique : mécanique des fluide
des milieux visqueux, échange de chaleur, transport de matière, réaction chimique
réversible. La modélisation et les simulations de ce dispositif nous permettent d'abords de
configurer et valider le modèle indépendant de l'espace en analysant la cinétique des
réactions d'un modèle de microréacteur idéal à un espace 0D , à l'aide de l'interface
Réaction Engineering. Ensuite, nous avons configuré et résolu ce modèle de
micromicroréacteur 3D dépendant de l‟espace en régime stationnaire A travers ces
simulations nous avons détaillé l'influence de changement de la température sur la
concertation des produits réactifs (RBr, RH, RR). Aussi nous avons remarqué l'effet de
catalyse avec l'augmentation de température qui entraîne une augmentation de la vitesse de
la réaction chimique, ainsi que, le temps de réaction est plus court. The study of micro-flows in microscopic structures requires specific hypotheses
and this branch of physics is called microfluidics. In this thesis, we presented a finite
element study and simulation (FEM) of a MEMS reactor device. This MEMS microreactor
of sinuous geometry consists of an inlet, an outlet, microchannels representing the reaction
zone and a catalytic surface (platinum). This model is proposed and simulated for the
elimination of halogenated hydrocarbon groups, which is an important reaction step in
several chemical processes, for a water purification application.
This project is proposed from a multiphysical approach: fluid mechanics of viscous
media, heat exchange, material transport, reversible chemical reaction. Modeling and
simulations of this device allow us to configure and validate the independent space model
by analyzing the kinetics of the reactions of an ideal reactor model to a 0D space, using the
interface Reaction Engineering. Then, we have configured and solved this space-dependent
space-dependent 3D microreactor model. Through these simulations we have detailed the
influence of temperature change on the coordination of reactive products (RBr, RH, RR).
Also we have noticed the effect of catalysis with the increase of temperature which causes
an increase of the speed of the chemical reaction, as well as, the reaction time is shorter.
