Génie des procédés : poudres et mélanges granulaires : modélisation, propriétés, procédés

Auteur(s) :

Thomas, Gérard (1944-....) Découvrir l'auteur

Résumé

Exposé pour mieux comprendre, à diverses échelles (atomique, microscopique, macroscopique), les différents phénomènes qui régissent l'organisation des milieux granulaires.

Autre(s) auteur(s)
- Bonnefoy, Olivier
Éditeur(s)
- Ellipses
Date
- 2012
Notes
- Bibliogr. Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (VIII-244 p.) : illustrations en noir et en couleur ; 26 cm
Collections
- Technosup
Sujet(s)
ISBN
- 978-2-7298-7405-6
Indice
- 660 Industrie et génie chimiques
Quatrième de couverture
- L'ouvrage : niveau C (Master - Écoles d'ingénieurs - Recherche)
  L'ouvrage propose quelques clés pour comprendre l'univers fantastique des milieux granulaires, omniprésents dans notre vie quotidienne comme dans l'industrie, depuis les grains de sable, les flocons de neige ou les cendres volcaniques, jusqu'aux catalyseurs solides. Pour cela il développe une approche scientifique, à diverses échelles (atomique, microscopique, macroscopique), aboutissant à une modélisation des milieux granulaires, qui permet de comprendre les différents mécanismes.
  Le livre décrit d'abord comment chacun des grains est constitué, des cristallites plus ou moins parfaites aux agglomérats. Puis il analyse les forces de cohésion intervenant entre ces différentes entités et il montre comment ces grains peuvent être arrangés pour former une poudre. Ces poudres sont caractérisées par des grandeurs texturales liées à l'espace des grains et à l'espace des pores. Leurs propriétés mécaniques et thermodynamiques originales sont explicitées pour permettre la mise en oeuvre des procédés spécifiques d'élaboration, de mise en forme ou de mélange granulaire évitant la ségrégation.
  De nombreux exemples sont traités, avec supports pédagogiques et exercices corrigés.
Tables des matières
- - Poudres et mélanges granulaires
  - Modélisation, propriétés, procédés
  - Gérard Thomas/Olivier Bonnefoy
  - Ellipses
  - Chapitre I. Caractérisation physico-chimique 1
  - 1. Cristal idéal 2
  - 1.1. Liaisons interatomiques2
  - 1.2. Édifice et réseaux cristallins4
  - 1.3. Variétés polymorphes5
  - 1.4. Caractérisation des solides par diffraction X6
  - 1.5. Caractérisation de structures par spectrométrie IR8
  - 2. Cristal réel 10
  - 2.1. Défauts ponctuels10
  - 2.2. Défauts surfaciques14
  - 2.3. Défauts volumiques16
  - 3. De la structure cristalline à la texture de la poudre 16
  - 3.1. Types de contacts inter-grains17
  - 3.2. Le monocristal avec cohésion intra-cristalline17
  - 3.3. Du monocristal à l'agrégat18
  - 3.4. De l'agrégat à l'agglomérat19
  - 3.5. De l'agglomérat à la poudre19
  - 3.6. Rôle de la morphologie dans la cohésion des poudres20
  - 4. Propriétés des poudres 21
  - 4.1. Influence de la structure21
  - 4.2. Influence de la texture23
  - Chapitre II. Construction d'empilements 25
  - 1. Assemblage ordonné 25
  - 1.1. Principe de construction25
  - 1.2. Empilement cristallisé 2D et 3D26
  - 1.3. Forme et réseau de pores28
  - 2. Assemblage aléatoire 29
  - 2.1. Origine des désordres géométriques29
  - 2.2. Effets d'exclusion30
  - 2.3. Assemblages 2D de disques identiques33
  - 2.4. Empilement 3D de sphères mono-disperses35
  - Chapitre III. Caractérisation des textures 41
  - 1. Définition des grandeurs 41
  - 1.1. Espace des grains41
  - 1.2. Espace des pores44
  - 1.3. Interface pore-solide49
  - 2. Mesures 51
  - 2.1. Masse volumique51
  - 2.2. Taille des grains53
  - 2.3. Morphologie des grains57
  - 2.4. Porosités59
  - 2.5. Aire interfaciale gaz-solide61
  - Chapitre IV. Thermodynamique et mécanique des solides divisés
  - 1. Thermodynamique 63
  - 1.1. Expression classique des grandeurs63
  - 1.2. Solide divisé dans une phase gazeuse65
  - 1.3. Énergie surfacique et aires de contact solide-solide66
  - 1.4. Énergie volumique dans un monocristal67
  - 1.5. Énergie totale d'un solide agrégé68
  - 1.6. Caractérisation des énergies de surface68
  - 2. Mécanique à l'échelle du grain 69
  - 2.1. Inventaire des forces70
  - 2.2. Système statique : contact sphère-objet solide76
  - 2.3. Système dynamique : interaction fluide-particule80
  - 3. Mécanique à l'échelle de la poudre 83
  - 3.1. État statique83
  - 3.2. Limite d'écoulement88
  - 3.3. Caractérisation de la dynamique des poudres91
  - Chapitre V. Élaboration et mise en forme des poudres 94
  - 1. Élaboration 94
  - 1.1. Cristallisation et précipitation94
  - 1.2. Broyage95
  - 1.3. Procédés de séparation98
  - 1.4. Stockage100
  - 1.5. Transport101
  - 2. De la poudre au matériau 101
  - 2.1. Granulation101
  - 2.2. Compaction103
  - 2.3. Extrusion103
  - 2.4. Frittage105
  - Chapitre VI. Formulation de mélanges 108
  - 1. Mélangeage 108
  - 1.1. Objets à mélanger109
  - 1.2. Mélangeur109
  - 1.3. Mécanismes110
  - 2. Ségrégation 112
  - 2.1. Origine : mouvements de particules individualisées112
  - 2.2. Origine : mouvements collectifs de particules114
  - 2.3. Cohésion et homogénéité de la poudre118
  - 3. Mélangeurs industriels 119
  - 3.1. Typologie générale119
  - 3.2. Dispositifs spécifiques pour solides divisés121
  - 4. Évaluation de la qualité des mélanges 123
  - 4.1. Échantillonnage124
  - 4.2. Analyses126
  - 4.3. Échelle de pertinence127
  - 4.4. Échelle et intensité de ségrégation129
  - Chapitre VII. Modélisations des propriétés géométriques 131
  - 1. Étude de la porosité 132
  - 1.1. Observations132
  - 1.2. Modèles de type thermodynamique133
  - 1.3. Mélange idéal134
  - 1.4. Mécanisme d'insertion135
  - 1.5. Mécanisme de substitution135
  - 1.6. Mécanisme d'intercalation137
  - 1.7. Comparaison avec les systèmes réels138
  - 2. Étude des contacts 140
  - 2.1. Aire de contact solide-solide141
  - 2.2. Nombre de contacts dans un empilement binaire142
  - 2.3. Mélanges ordonnés143
  - 2.4. Mélanges aléatoires147
  - 3. Étude de l'homogénéité d'un mélange 150
  - 3.1. Modèle statistique150
  - 3.2. Modèles à deux domaines de composition152
  - Chapitre VIII. Modélisations discrètes 155
  - 1. Présentation générale 157
  - 1.1. Intérêt de la discrétisation157
  - 1.2. Typologie des modèles discrets158
  - 2. Physique du contact 159
  - 2.1. Principe de la modélisation160
  - 2.2. Déformations plastiques161
  - 3. Méthode des éléments discrets 163
  - 3.1. Morphologie des objets163
  - 3.2. Bilan des forces164
  - 3.3. Forces de contact grain-solide164
  - 3.4. Détection des contacts167
  - 3.5. Stabilité numérique169
  - 4. Dynamique événementielle 171
  - 4.1. Principe de calcul171
  - 4.2. Équations constitutives171
  - 4.3. Convergence numérique et effondrement inélastique172
  - 5. Interaction grains-fluide 173
  - 5.1. Lit fixe173
  - 5.2. Lit fluidisé174
  - 5.3. Cas d'un écoulement fluide turbulent177
  - Chapitre IX. Modélisations mixtes 179
  - 1. Approche classique de la réactivité chimique 179
  - 1.1. Réactivité en volume et en surface179
  - 1.2. Effet de la courbure de surface180
  - 1.3. Effet de lit181
  - 1.4. Influence des contacts sur la réactivité solide-solide183
  - 1.5. Séparation des variables chimiques et géométriques186
  - 2. Approche quasi-chimique 186
  - 2.1. Fondements de la méthode187
  - 2.2. Tassement par choc de grains identiques189
  - 2.3. Compression de poudres191
  - 2.4. Mélangeage de poudres195
  - Chapitre X. Modélisations continues 197
  - 1. Propriétés de transport 197
  - 1.1. Conductivité thermique197
  - 1.2. Perméabilité203
  - 2. Propriétés mécaniques 205
  - 2.1. Contrainte de Janssen205
  - 2.2. Viscosité208
  - Conclusion 213
  - Corrigés des exercices 215
  - Annexes 232
  - 1. Conductivité électrique 232
  - 2. Déformations d'un système granulaire contraint 234
  - 3. Variables statistiques- Loi binomiale 237
  - 4. Formulaire 240
  - Index 242
  - Bibliographie 245
Origine de la notice:
- Electre