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Département ProcESS
Procédés et Evolution
des Systèmes avec Solides
(Responsable : Michèle PIJOLAT)
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Modèles
cinétiques de transformation |
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Modèles cinétiques de transformation
Grâce aux approximations de pseudo-stationnarité et de l’étape
limitante du processus de croissance, la vitesse d’une réaction
peut se mettre sous la forme d’un produit de deux fonctions :
• une fonction de la température et des pressions partielles
de gaz, notée phi en mol m-2 s-1
, indépendante du temps en conditions isotherme, isobare,
• une fonction du temps, caractéristique des dimensions de
la zone réactionnelle où se déroule l’étape
limitante de la croissance, notée E, en mol-1
s-1 :
Il suffit alors de deux modèles pour interpréter
les variations de la vitesse avec les variables opératoires et
le temps :
• la modélisation géométrique qui tient compte
à la fois de la géométrie des grains de poudre ou
du matériau (forme et dimensions) et de la réactivité
intrinsèque du solide (comment le solide se transforme) ; elle
fournit un modèle de transformation basé sur la germination
et la croissance de la nouvelle phase qui permet de décrire l’évolution
du solide en fonction du temps (fonction E) ;
• la modélisation physico-chimique qui met en jeu les mécanismes
élémentaires et les intermédiaires réactionnels,
et a pour but de déterminer les lois de variation de la vitesse
de germination et de croissance avec la température et les pressions
partielles de gaz (fonction phi).
Les modèles cinétiques de transformation peuvent être
classés en deux grandes familles : les modèles « limites
» et les modèles « complexes » :
•les modèles
limites correspondent aux cas où l’un des deux
processus (germination ou croisssance) est tellement rapide par rapport
à l’autre, qu’on peut le considérer comme instantané
;
•les modèles
complexes concernent tous les autres cas, c’est-à-dire
quand des germes peuvent apparaître et croître tout au long
de la réaction.
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