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Composition du jury :

Direction et encadrement : Dirigée par  Laurence FOURNAISON, Directrice de recherche à INRAE, co-dirigée par Didier DALMAZZONE,Professeur à l’ENSTA IP Paris, et encadrée par Anthony DELAHAYE et Pascal CLAIN.

Résumé : Le froid, utilisé dans de nombreux secteurs (industrie agroalimentaire, chimie, le médical, le transport ou l’habitat) représente 20 % de la consommation électrique nationale L'utilisation des coulis d'hydrates de CO₂ comme fluides frigoporteurs dans le procédé de réfrigération secondaire permet de réduire l'impact environnemental des systèmes frigorifiques. Ces fluides ont une densité énergétique importante grâce à leur chaleur latente de changement de phase élevée (500 kJ.kg-1hydrates) et leur température de changement de phase peut être ajustée dans une large gamme (273 – 298 K). Les hydrates sont des cristaux, semblables à la glace, composés d’eau et emprisonnant des molécules invitées. La compréhension et la maitrise de la cinétique de cristallisation des hydrates restent des verrous scientifiques. La première limite est liée à la cinétique lente de cristallisation des hydrates de CO₂ et la seconde à la rapide tendance à agglomérer des hydrates en écoulement. Cette thèse met en œuvre différentes méthodes de caractérisation de la cinétique de formation. En s’appuyant sur une approche de bilan de matière et de chaleur lors de la cristallisation, une mise en lumière des paramètres clés a été réalisée pour améliorer les transferts. Un dispositif original a été conçu pour la mesure du transfert de chaleur lors de la cristallisation. Une étude paramétrique de l’effet de la quantité de CO₂ dans le système, de la nature du mobile d’agitation et de la vitesse d’agitation a été réalisée afin d’identifier les meilleurs moyens d’intensification. Enfin des mesures spécifiques du transfert de matière du CO₂ de la phase vapeur à la phase liquide ont permis de déterminer le k_La obtenus selon les paramètres d’intensification retenus.