Séparation des espèces d'un fluide binaire dans une cavité horizontale soumise des flux de chaleur croisés

Overview & Synopsis

Dans la plupart des travaux sur la séparation des espèces, mettant en jeu le couplage entre la convection et l'effet Soret appelé diffusion thermogravitationnelle, les configurations géométriques sont des colonnes verticales parallélépipédiques ou annulaires [1]. Des travaux récents [2] ont montré qu'il est possible d'obtenir la séparation des espèces d'un mélange binaire dans une cellule horizontale chauffée par le bas ou par le haut (configuration de Rayleigh-Bénard). Le taux de séparation des espèces peut-être plus important dans cette configuration même si les valeurs optimales de séparation sont égales dans les deux géométries. L'objet du présent travail est d'analyser l'importance de la séparation des espèces dans le cas d'une cavité parallélépipédique horizontale, remplie d'un fluide binaire et soumise à deux densités de flux de chaleur uniformes au niveau des parois horizontales et verticales. Les deux autres parois verticales sont parfaitement isolées. Dans cette configuration, on dispose de deux paramètres de contrôle qui sont les valeurs des deux flux imposés (vertical/horizontalement) contrairement au cas des colonnes classique où seul le gradient horizontal de température imposé induit le mouvement convectif et la diffusion massique. Les études numériques 2D et 3D menées sont en bon accord avec les résultats analytiques obtenus en utilisant l’approximation de type écoulement parallèle. La séparation optimale obtenue dans cette configuration est beaucoup plus importante que celle obtenue dans les colonnes thermogravitationnelles classiques. Références [1] J.K. Platten, M.M. Bou-Ali, and J.F. Dutrieux, Enhanced molecular separation in inclined thermogravitational columns. Journal of Physical Chemistry B 107 (2003) 11763-11767. [2] B. Elhajjar, M.C. Charrier-Mojtabi, and A. Mojtabi, Separation of a binary fluid mixture in a porous horizontal cavity. Physical Review E 77,1 (2008) .