Sur le phénomène de cristallisation discrète à la surface ou à l'intérieur d'un milieu poreux

• Main Author: Veran-Tissoires, Stéphanie
• Format: Others
• Published: 2011
• Online Access: http://oatao.univ-toulouse.fr/7107/1/veran_tissoires_partie_1_sur_2.pdf; http://oatao.univ-toulouse.fr/7107/2/veran_tissoires_partie_2_sur_2.pdf

L'évaporation d'eau chargée en sels fait partie des processus de dégradation d'un milieu poreux. Lors de l'évaporation, les sels vont s'accumuler à l'interface liquidegaz, pouvant aller jusqu'à la cristallisation. Lors de la cristallisation, des contraintes importantes sont exercées sur lamatrice solide dumilieu poreux, ce qui à terme peut la détériorer. Les travaux présentés ici portent sur l'évaporation d'une solution de NaCl en situation demèche et se focalisent sur les phénomènes de transport jusqu'à la cristallisation. Nous avons analysé le lien entre le transport de la vapeur, l'écoulement induit dans la solution par l'évaporation, le transport de sel depuis le réservoir de solution saline vers l'interface, et la cristallisation. Plusieurs études expérimentales ont été réalisées pour différentes configurations de mèche. Par ailleurs, nous avons aussi mis en place divers modèles numériques (approche continue 1D et 2D, réseaux de pores 2D et 3D). Une première étude sur unemèche saturéemet en évidence l'influence de la cristallisation sur les différents transports. Les cristaux forment un nouveaumilieu poreux, favorisant l'évaporation et générant un effet de pompage sur la solution saline. Une deuxième étude sur des mèches saturées a permis d'analyser l'influence de l'évaporation et des propriétés du milieu poreux sur la localisation et le temps d'apparition de la cristallisation. Les expériences montrent une cristallisation discrète à la surface des mèches, se formant préférentiellement dans les zones où l'évaporation est la plus intense. Dans le cas des milieux hétérogènes, la localisation de la cristallisation dépend des propriétés des milieux poreux formant les mèches (porosité et perméabilité). Finalement, la situation d'évaporation en milieu partiellement saturé est étudiée et montre aussi une cristallisation discrète. Nous avons constaté qu'une approche continue classique ne permet pas de prédire correctement la cristallisation en raison des hétérogénéités des fronts. Pour palier ce manque, des modèles de réseaux de pores ont été développés. Les résultats obtenus indiquent que pour une évaporation insuffisante, la cristallisation n'a jamais lieu à l'interface. Lorsque l'évaporation augmente, la proportion de fronts amenant à la cristallisation augmente. Lorsque l'évaporation devient suffisamment intense, la totalité des fronts atteignent la cristallisation. Les zones de cristallisation préférentielles le long des fronts sont identifiées et caractérisées.