Etude du transfert thermique dans un réacteur-échangeur à écoulement laminaire.
Mathieu Creyssels  1@  , Chuhan Wang  1@  , Maksim Orlov  1@  , Christian Nicot  1@  , Xavier Escriva  1@  
1 : Laboratoire de Mecanique des Fluides et d'Acoustique  (LMFA)  -  Site web
CNRS : UMR5509, Université Claude Bernard - Lyon I (UCBL), Ecole Centrale de Lyon, Institut National des Sciences Appliquées [INSA] - Lyon
36 Av Guy de Collongue 69134 ECULLY CEDEX -  France

Les réacteurs-échangeurs micro-fluidiques permettent d'effectuer des réactions chimiques complexes sur des échantillons de taille réduite et d'analyser rapidement les produits obtenus. Le contrôle de la réaction chimique nécessite la maîtrise de deux processus fondamentaux : le mélange optimal des réactifs et le contrôle de la température en tout point du réacteur. En micro-fluidique, le mélange peut être assuré par le phénomène physique d'advection chaotique. Notre équipe a développé un mélangeur chaotique statique appelé "MLLM" (Multi-Level Laminating Mixer) qui approche au plus près la transformation du boulanger permettant ainsi un mélange efficace (Carrière, Phys. Fluids, 2007 ; Liao et al., Lab Chip, 2012 ; Creyssels et al., Int. J. Heat Mass Transfer, 2015). La présente étude vise à montrer la pertinence de ce dispositif utilisé comme un échangeur thermique pour des fluides, des débits et des tailles de canaux correspondant à ceux présents dans les micro-réacteurs fluidiques. Des mesures expérimentales de l'efficacité thermique du MLLM ont été réalisées en employant de l'eau et des mélanges d'eau et de glycérol. Des simulations numériques de l'écoulement au sein du mélangeur-échangeur ont également été menées (code OpenFOAM) et les résultats obtenus sont directement comparés aux résultats expérimentaux. Enfin, une comparaison directe de l'efficacité thermique avec le cas théorique du tube droit de Graetz est présentée.


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