Sciences et Technologies des Poudres
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Plan du module
Sciences et Technologies des Poudres : Partie Caractérisation
Analyse granulométrique : caractérisation de la taille et de la forme des particules
Introduction
Taille et forme d'une particule
Introduction
Définition de différents diamètres équivalents
Comment utiliser les diamètres équivalents
Exercice : Manipulation des diamètres équivalents
Définition de différents facteurs de forme
Exercice : Calcul des facteurs de sphéricité pour un cube et une aiguille
Exercice : Manipulation de facteurs de forme pour le calcul de diamètres équivalents
Conclusion
Comment traiter un ensemble de particules ?
Introduction
Division en classes de tailles
Les fréquences
Exercice : Conversion entre différents types de distribution
Représentations graphiques
Diamètres moyens
Autres valeurs numériques représentatives
Exercice : Différentes représentations d'un système dispersé
Méthodes de mesure
Introduction
Problématique liée à l'analyse granulométrique
Suspensions concentrées et petites particules : techniques basées sur l'interaction du milieu avec un faisceau laser
Suspensions concentrées et petites particules : spectroscopies acoustique et électro-acoustique et autres méthodes
Analyse d'image
Mesure en ligne
Conclusion
Pour s'entraîner
Exercice : Caractérisation d'un matériau sous forme de fibres
Exercice : Analyse granulométrique par tamisage d'un lot de poudre
Exercice : Analyse granulométrique par tamisage de différents lots de poudre
Exercice : Caractérisation d'une poudre céramique
Exercice : Aide au comptage de fibres de cellulose lors de la fabrication de papier
Exercice : Mesures granulométriques à l'aide d'une pipette d'Andreasen
Exercice : Caractérisation de la distribution granulométrique d'un ciment à l'aide d'une pipette d'Andreasen
L'adsorption
Préambule : des différents niveaux de lecture ou comment ne pas avoir à tout lire
Introduction
Milieux poreux : quelques bases
Qu'est-ce qu'un pore ?
Qu'est-ce que l'aire spécifique ?
Adsorption physique d'un gaz sur un solide
Introduction
Le phénomène d'adsorption physique
L'isotherme d'adsorption
Considérations pratiques relatives à des mesures d'isothermes d'adsorption
Introduction
Détermination d'isothermes d'adsorption de gaz par une technique manométrique
Détermination d'une isotherme d'adsorption de vapeur d'eau ou vapeur organique par une technique gravimétrique
La détermination de surface spécifique
Introduction
Détermination de la quantité adsorbée sur une monocouche
La surface spécifique : une valeur relative
Exercice : Application de la loi BET
Exercice : Langmuir ou BET ?
Analyse des pores par adsorption de gaz
Relation de Kelvin
Volume total de pore et rayon de pore moyen : évaluation rapide
Distribution de taille des mésopores par la méthode BJH
La microporosité
Caractéristiques et caractérisation des lits de particules et des poudres
Introduction
Propriétés et caractéristiques de base
Introduction
L'espace des grains
L'espace des pores
L'interface entre solide et pores
Définitions et mesures sur des poudres
Porosité et compacité
Masse volumique
Surfaces
Les pores
La structure des lits de grains
Introduction
Empilements réguliers de sphères de taille égales
Empilements aléatoires
Introduction
Empilements aléatoires de disques en 2D
Empilements aléatoires de sphères de tailles égales
Empilements formés de plusieurs tailles des grains
Lits de poudres réelles
Introduction
La ségrégation
Influence de la forme des particules
Forces de cohésion, effet de taille des grains
Propriétés mécaniques
Statique d'un tas de sable
Observation : angle de talus
Le frottement solide
Mécanique des milieux coulombiens
Critère de Coulomb
Cercles de Mohr
Poudres cohésives ; problème de la détermination de l'angle de repos
Autres problèmes liés à la détermination de l'angle de repos : ségrégation et dilatance
Ségrégation
Dilatance
Statique d'un silo
Sol soumis à son propre poids ; les états actif et passif de Rankine
Frottement sur une paroi
Calcul de Janssen
Débit hors d'un silo
L'échantillonnage de solides divisés
Introduction
Caractérisation d'un lot à échantillonner
Comment réduire la masse d'un lot
Hétérogénéité et échantillonnage
Échantillon représentatif
Mode de prélèvement pour réduire la masse d'un courant
Erreurs lors de l'échantillonnage
Analyse de quelques systèmes de prélèvement
Quelques systèmes de prélèvement
Exercice : Analyse d'un système d'échantillonnage
Comment faire un échantillonnage correct ?
Sciences et Technologies des Poudres : Partie Opérations unitaires
La fluidisation des solides par un gaz
Qu'est-ce que la fluidisation ?
Du lit fixe au lit fluidisé
Propriétés de l'état fluidisé et exemples d'applications industrielles de la fluidisation
Notion de minimum de fluidisation
Le minimum de fluidisation : sa mesure et son calcul théorique et pratique
Exercice : Calcul des vitesses minimales de fluidisation de lots de particules
Exercice : Démonstration des résultats de l'exercice précédent
Exercice : Fluidisation du sable par l'air dans un cylindre
Le minimum de fluidisation d'un lot de solides aux particules de taille dispersée
Les régimes de fluidisation à lit captif
Expansion du lit fluidisé et bullage
Conséquences pour le classement des solides
Les régimes de fluidisation à lit transporté
Introduction
Détection et régimes de fluidisation
Prédiction des vitesses de transition de régimes
Technologies et régimes de réacteurs de fluidisation
Récapitulatif des régimes d'écoulement d'un fluide en milieu poreux
Exercices de synthèse
Exercice : Résumé des vitesses de transition abordées dans ce cours et de leur signification
Exercice : Comparaison de la vitesse terminale de chute libre d'une particule avec la vitesse de fluidisation rapide pour des particules fines puis grossières
Stockage et Manutention des poudres
Mécanique granulaire
Statique d'un tas de sable
Observation: angle de talus
Le frottement granulaire
Mécanique des milieux coulombiens : critère de Coulomb et cercle de Mohr
Poudres cohésives ; problème de la détermination de l'angle de repos
Exercice : Hauteur d'un pâté de sable à la plage
Exercice : Résistance d'un paquet de café sous vide
Statique d'un silo
Frottement à la paroi
Calcul de Janssen
Exercice : Constantes de Rankine
Dimensionnement des silos
Problématique
Caractérisation des propriétés d'écoulement d'une poudre
Lieux cinématiques de rupture
Exploitation
Introduction
Fonction d'écoulement
Angle de friction effectif
Dimensionnement des silos
Exercice : Dimensionnement d'un silo cylindrique
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