Research Allocation 2019 — Experimental study and modelling of a multifunctional reactor exchanger subjected to an ultrasonic field: application to the development of industrial dimensioning tools (Q3688702)
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Project Q3688702 in France
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | Research Allocation 2019 — Experimental study and modelling of a multifunctional reactor exchanger subjected to an ultrasonic field: application to the development of industrial dimensioning tools |
Project Q3688702 in France |
Statements
48,533.0 Euro
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97,066.0 Euro
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50.0 percent
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1 September 2019
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31 December 2022
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Yncréa Hauts-de-France
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Le projet de thèse vise à développer un modèle permettant de dimensionner des échangeur-réacteurs ultrasonores de dimension industrielle fonctionnant en continu. Il sera nécessaire de réaliser une étude expérimentale visant à comprendre la phénoménologie impliquée au sein d’écoulements liquides soumis aux ultrasons (pertes de charges, mélange, intensification des transferts thermiques …), et de comprendre comment le changement de dimensions du système peut influencer ces phénomènes. Pour atteindre cet objectif, une étude expérimentale paramétrique sera menée sur des échangeurs-réacteurs continus de géométries identiques mais de tailles différentes. Différentes fréquences ultrasonores seront également testées afin de déterminer l’influence de ce paramètre sur la thermo-hydraulique et la synthèse chimique. L’interaction entre la fréquence de l’onde et les dimensions de la cavité peuvent mener à des résultats très différents en termes de turbulence, de synthèse chimique ou de transfert thermique du fait du phénomène d’accordage entre l’onde et le canal d’écoulement. Certains échangeur-réacteurs sont déjà disponibles, il restera à développer un de taille millimétrique. Ce travail fera partie des missions du doctorant, ainsi que les essais expérimentaux et la proposition d’un modèle physique utiles au dimensionnement d’échangeur-réacteurs ultrasonores continus. L’objectif à 5-7 ans est la mise au point d’un prototype industriel d’échangeur-réacteur ultrasonore pour l’industrie. (French)
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The thesis project aims to develop a model for dimensioning of industrial-scale ultrasonic reactor exchangers. It will be necessary to carry out an experimental study to understand the phenomenology involved in liquid flows subjected to ultrasonics (loss of loads, mixing, intensification of heat transfer, etc.), and to understand how changes in the dimensions of the system can influence these phenomena. To achieve this objective, an experimental parametric study will be conducted on continuous reactor exchangers of identical geometries of different sizes. Different ultrasonic frequencies will also be tested to determine the influence of this parameter on thermohydraulic and chemical synthesis. The interaction between wave frequency and cavity dimensions can lead to very different results in terms of turbulence, chemical synthesis or thermal transfer due to the wave-channel tuning phenomenon. Some reactor exchangers are already available, it will be necessary to develop a millimeter size. This work will be part of the doctoral student’s missions, as well as the experimental tests and the proposal of a physical model useful for the sizing of continuous ultrasonic reactors. The goal at 5-7 years is the development of an industrial prototype of ultrasonic reactor exchanger for industry. (English)
18 November 2021
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Ziel des Dissertationsentwurfs ist die Entwicklung eines Modells, mit dem kontinuierlich arbeitende Ultraschall-Wärmetauscher und -reaktoren bemessen werden können. Es wird notwendig sein, eine experimentelle Studie durchzuführen, um die Phänomenologie zu verstehen, die in flüssigen Ultraschallströmen (Verlust von Füllstoffen, Mischen, Intensivierung von Wärmeübertragungen usw.) beteiligt ist, und zu verstehen, wie Veränderungen in den Dimensionen des Systems diese Phänomene beeinflussen können. Um dieses Ziel zu erreichen, wird eine parametrische experimentelle Untersuchung an kontinuierlichen Austausch-Reaktoren mit identischen, aber unterschiedlich großen Geometrien durchgeführt. Es werden auch verschiedene Ultraschallfrequenzen getestet, um den Einfluss dieses Parameters auf die Thermohydraulik und die chemische Synthese zu bestimmen. Die Wechselwirkung zwischen Wellenfrequenz und Hohlraumabmessungen kann zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen in Bezug auf Turbulenz, chemische Synthese oder Wärmeübertragung aufgrund des Phänomens der Abstimmung zwischen der Welle und dem Strömungskanal führen. Einige Wärmetauscher-Reaktoren sind bereits verfügbar, es wird noch eine Millimetergröße zu entwickeln. Diese Arbeit wird Teil der Aufgaben des Doktoranden sein, ebenso wie die experimentellen Versuche und der Vorschlag eines physikalischen Modells, das für die Dimensionierung von kontinuierlichen Ultraschallaustauschern und -reaktoren nützlich ist. Das Ziel von 5-7 Jahren ist die Entwicklung eines industriellen Prototyps eines Ultraschall-Wärmetauschers/Reaktors für die Industrie. (German)
1 December 2021
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Identifiers
NP0022803
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