Дисертації з теми "Distribution de Temps de Séjour (DTS)"
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Gbané, Ahmadou. "Développement d'une méthode d'analyse DTS solide." Compiègne, 2010. http://www.theses.fr/2010COMP1898.
Анотація:
L’efficacité d’une enceinte de traitement thermique dépend des conditions thermo-aérauliques de l’écoulement interne des phases en réaction. De ce fait, la détermination de la Distribution des Temps de Séjour (DTS) de phases a été une méthode d’analyse globale longtemps utilisée en Génie des Procédés. Elle est un paramètre essentiel pour une bonne interprétation des processus macroscopiques réactionnels dans les unités de traitement. Elle permet aussi de diagnostiquer et d’optimiser les conditions de fonctionnement des installations thermiques. Les techniques pour la détermination de la DTS des phases solides sont plus complexes à mettre en œuvre que celles des phases gaz. Le choix du traceur dépend alors de la méthode utilisée pour détecter le lot de particules traçantes à l’entrée et à la sortie du réacteur. Certaines techniques ont été développées dans le but d’une détermination simple de la DTS solide, mais la plupart des techniques perturbatrices de l’écoulement principal. Dans ce travail, on développe un nouvel outil pour la détermination de la distribution des temps de séjour de la phase solide, basée sur la luminescence de particules préalablement enrobées de pigments phosphorescents. Cette méthode optique, non intrusive et souple d’emploi, a été d’abord mise en place à l’échelle laboratoire, sur un banc d’essais aéraulique. Elle a ensuite été appliquée sur un Lit Fluidisé Circulant (LFC), en vue d’une validation à l’échelle semi-industrielle. Son couplage avec une technique DTS gaz par traçage à l’hélium, a permis de déduire certains paramètres d’écoulement tels que la vitesse moyenne de glissement solide/gaz et le taux du transport diphasiqueThe efficiency of a heat treatment chamber depends on thermo-aeraulic conditions of the internal flow of phases in reaction. Thus, the determination of the Residence Time Distribution (RTD) was a global method of analysis used a long time in process engineering. It is a key parameter for a good interpretation of the macroscopic reactional processes in the processing units. It permits also to diagnose and to optimize the functioning conditions of thermal installations. The techniques for the determination of the RTD of solid phases remain delicate and complex to implement than those of gas phases. The choice of tracer depends then on the method used to detect the batch of tracer particles at the inlet and outlet of reactor. Some techniques were developped with the goal of as a simple determination of the solid RTD, but most are disruptive methods of the main flow. In this work, we develop a new tool for determining the distribution of residence time of the solid phase, based on the luminescence of the particles previously coated with phosphorent pigments. This optical method, non-intrusive and flexible employment, was first put in place at the laboratory scale, on an aeraulic trial bench. It was then applied on a circulating fluidized bed (CFB), in order of the validation at the semi-industrial scale. Its coupling with a gas RTD technique by tracing with the helium, has permit to deduct flow parameters such as average speed slip solid / gas and the void fraction of the diphasique transport
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Mange, Christian. "Étude d'une réaction à haute température et court temps de séjour : la dégradation du glucose : contribution à l'étude d'un réacteur à haute température et court temps de séjour : l'extrudeur bi-vis." Compiègne, 1986. http://www.theses.fr/1986COMPI243.
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Ouhaddad, Farès. "Caractérisation d'enceintes de traitement thermique par analyse des DTS des phases gaz et solides." Compiègne, 2008. http://www.theses.fr/2008COMP1731.
Анотація:
Le législateur impose la règle des 3T pour un bon fonctionnement des installations de traitement thermique des déchets. Les niveaux minimum de température de traitement et l'excès d'air peuvent être facilement vérifiés. Or, le temps de séjour minimum des fumées souffre d'une absence de possibilité de contrôle sur site. C'est là l'une des avancées du présent travail qui mène à la caractérisation de l'aéraulique interne des enceintes chaudes. Non seulement, grâce à la méthodologie développée, il est désormais possible de mesurer les temps de séjours effectifs des gaz dans une enceinte de traitement thermique en cours de fonctionnement, mais il est également possible d'analyser les pathologies d'écoulement interne des fumées dans une installation donnée, par analyse de la distribution des âges internes des molécules gazeuses constituant les fumées. Ce type de mesure peut être réalisé sur site, grâce à un ensemble métrologique d'injection/détection portable. On étend la méthodologie, à la détermination de la distribution des temps de séjour particulaires (DTSS). Le système de prélèvement/analyse mis en place, a été appliqué dans un premier temps à la caractérisation des écoulements gaz/solide d'une maquette de lit fluidisé circulant. Dans un second temps, ce système a été utilisé pour la procédure de détermination des temps de séjour solide (DTSS). Enfin, le couplage de la méthodologie DTSS avec la méthodologie DTSG, a été appliqué pour la détermination des paramètres aérauliques d'un écoulement gaz/solide (les vitesses : gaz, particule et glissement, porosité. . . )The legislature imposes the implementation of the 3T rule in order to ensure a correct conduct and performance of waste heat treatment installations. However, while the minimum levels of treatment temperature and air excess can be easily checked; the time of least residence of fumes suffers from a possible absence of site control. Our work leads to the characterization of hot enclosures internal aerodynamics. Thanks to our developed methodology, from now on, it is not only possible to measure the actual time of gases residence in a heat treatment enclosure during the course of operation; but it is also possible to analyze the internal flow pathologies of fumes in a given installation, and that's by analysing the internal age's distribution of the gas molecules constituting the fume. This type of measurement can be carried out on site, thanks to a portable injection\detection metrological set. We extended the mentioned methodology, to the determination of the residence time distribution particulate (SRTD). The existing sampling/analyzing system was initially applied to the characterization of solid/gas flows of a circulating fluidized bed model. Then, it was used for the procedure of the determination of solids residence time (SRTD). Finally, the coupling of the SRTD methodology with the GRTD methodology, was applied on the determination of gas/solid flow aeraulic parameters (velocities: gas, particle and slide, porosity. . . )
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Desjardins, Anouk. "Détermination des temps de séjour dans les réseaux de distribution d'eau potable par traitement du signal." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1999. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape8/PQDD_0015/MQ48848.pdf.
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Bahmed, Abdelhakim. "Caractérisation et optimisation de l'hydrodynamique d'un four à gaz par analyse de la distribution des temps de séjour." Compiègne, 1995. http://www.theses.fr/1995COMPD860.
Анотація:
L'objectif de cette étude s'inscrit dans le cadre de la caractérisation et l'optimisation des paramètres de fonctionnement de fours industriels utilisant le gaz naturel comme combustible. Le principe repose sur la détermination expérimentale de la distribution des temps de séjour (DTS) des fumées par traçage à l'hélium. L'écoulement qui a servi de support à cette étude est celui rencontré dans un four verrier à boucle. La mise au point de la méthode a été développée dans un premier temps, sur une maquette représentative du four à une échelle réduite 1/8, où l'influence des paramètres opératoires (débit, impulsion et température) et géométriques (longueur de la maquette, installation des chicanes) à été étudiée. Dans un second temps, la méthodologie à été appliquée sur le four verrier en situation réelle de fonctionnement ou la pression du gaz, le nombre de brûleurs et la dissymétrie du four ont été étudiés. Les résultats obtenus sont analysés par utilisation d'un modèle phénoménologique afin de déterminer le taux de zones mortes ainsi que la fraction volumique de la zone piston, deux caractéristiques, à terme, de l'évaluation du bon fonctionnement d'un four verrier. D'une manière générale, le présent travail montre l'efficacité de l'utilisation de la méthode des gaz traceurs, pour la caractérisation et l'optimisation de l'hydrodynamique des fours industriels fonctionnant à très hautes températures.
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Ainser, Auder. "Etude des écoulements et réactions chimiques en extrudeuse bi-vis : approche expérimentale : utilisation de la distribution des temps de séjour." Saint-Etienne, 1996. http://www.theses.fr/1996STET4014.
Анотація:
L'étude de la distribution des temps de séjour a été menée au moyen d'un capteur basé sur une méthode magnétique. Le traceur utilisé est une poudre de fer. Expérimentalement, il a été observé que la vitesse de rotation des vis ne modifie pas la capacité de mélange de l'extrudeuse contrairement au débit de matière. Le temps de séjour dans la zone mélangée dépend essentiellement du débit de matière. Parmi tous les modèles testés, seuls les modèles à simple et double recirculation ainsi que le modèle à dispersion axiale permettent une bonne description des courbes expérimentales. L'application de cet outil à la synthèse du polyméthacrylate de méthyle a montré que, pour estimer la performance de l'extrudeuse comme réacteur chimique continu, la connaissance de l'état de ségrégation du milieu (microfluide, macrofluide) est indispensable pour modéliser correctement les résultats expérimentaux
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Zhang, Xian-Ming. "Simulation par CFD et mesure en ligne de la distribution des temps de séjour et la qualité de mélange dans une extrudeuse bi-vis." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2008. http://www.theses.fr/2008INPL066N/document.
Анотація:
Aujourd’hui le développement de nouveaux matériaux polymères ayant de bonnes propriétés repose de plus en plus sur des procédés de mélange ou de compoundage de polymères au lieu de recourir à la synthèse de nouvelles molécules. L’action du mélange peut fortement influer sur la morphologie des matériaux polymères multi-constituants. Les extrudeuses bi-vis (TSE) sont souvent utilisées comme mélangeurs/réacteurs pour des procédés de mélange, de compoundage et d’extrusion réactive. Cependant, l’étude sur la qualité du mélange dans les TSE demeure un grand défi en raison de la complexité géométrique et du caractère transitoire de l’écoulement. Cette thèse a pour objet de développer un nouvel instrument en line pour mesurer en temps réel la distribution des temps de séjour (DTS) qui caractérise la performance du mélange axial et la capacité de convoyage de différents types d’éléments de vis basées sur l’analyse de l’écoulement transitoire et l’évaluation systématique de la théorie de mélange dans les TSE. Le mélange distributif des polymères fondus est caractérisé par la génération de l’aire des interfaces, un paramètre difficile à mesurer expérimentalement. Alors on fait appel à des simulations numériques de type CFDThe development of new materials with improved properties seems to rely nowadays more on blending and compounding than on the synthesis of chemically new polymers. Mixing may have a great effect on the morphology and structure of multi-component polymer materials. Twin-screw extruders (TSE) are widely used as mixers/reactors for blending, compounding, and reactive processing. This work aimed at developing a new instrument to measure in real time the residence time distribution (RTD) which characterizes the axial mixing and transport abilities of different screw elements based on the analysis of the transient flow pattern and systematic evaluation of mixing theory in TSE. Distributive mixing of polymer melts is characterized by the generation of interfacial area, which is experimentally much more difficult to measure. This 3D numerical simulation based on CFD is adopted
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Delisle, François-Julien. "Amélioration de la connaissance des temps de séjour en réseau de distribution en vue de l'amélioration de la qualité de l'eau potable." Thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/26381/26381.pdf.
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Boissonnat, Philippe. "Étude paramétrique et modélisation des écoulements de la matière par analyse de la distribution des temps de séjour dans trois cuiseurs-extrudeurs bi-vis." Compiègne, 1990. http://www.theses.fr/1990COMPD283.
Анотація:
La compréhension du concept de cuisson-extrusion est complexe. Les trois extrudeurs évoluent (en termes de pression, température, temps de séjour, énergie. . . ) D'une façon identique lorsqu'ils sont soumis à une même perturbation (débit, vitesse de rotation des vis. . . ). Cependant les domaines des variations enregistrées ne sont pas tous superposables lorsque l'on passe d'une machine à l'autre. L'analyse comparée des distributions de temps de séjour et leur modélisation met en évidence un comportement d'ensemble (au niveau des écoulements) très voisin. Les différences apparaissent au niveau de la zone terminale des machines et sont dues en partie aux jeux géométriques entre vis et fourreau différents pour les trois extrudeurs.
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Rochova, Kristina. "Effet de la modification de structure des végétaux et de la convection naturelle dans le solvant sur l'extraction supercritique." Phd thesis, Université de La Rochelle, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00397791.
Анотація:
La thèse présentée concerne l'étude de deux problématiques liées à l'extraction supercritique. Le premier objective a été de tester la capacité du procédé de la Détente Instantanée Contrôlée (DIC), appliquée en tant que technique de prétraitement, à l'efficacité de l'extraction par le CO2 supercritique grâce à la modification de la structure du matériel extrait. Le deuxième objective a été d'élaborer une méthode de mesure de la distribution des temps de séjour afin d'observer l'effet de la direction du flux moyen sur la distribution des temps de séjour dans un extracteur supercritique. L'extraction supercritique attire attention grâce aux avantages qu'elle possède en comparaison avec les méthodes d'extraction conventionnelles. Néanmoins, les applications de la technique à l'industrie sont souvent inhibées par les coûts d'investissement de l'installation de haute pression. Optimisation des paramètres de procédé peut baisser les coûts totaux. Le prétraitement du produit avant l'extraction est un des paramètres les plus importants qui influence la cinétique et le rendement de l'extraction. Dans cette étude, le procédé DIC a été testé en tant que technique de prétraitement. Les grains d'amarante, de soja et de café ont été traités par DIC et extraits par le CO2 supercritique. La structure du matériel a été étudiée par la microscopie électronique à balayage, la porosimétrie à mercure et la pycnométrie à hélium. Les données expérimentales ont été décrites par deux modèles: le modèle BIC basé sur l'extraction des cellules cassées et intactes, et le modèle « hot ball » basé sur la diffusion dans une sphère. L'effet le plus remarquable a été observé pour les grains de soja. Leur porosité a augmenté considérablement après le traitement par DIC et la vitesse de transfert interne de masse a augmenté six fois. La structure des grains d'amarante et de café n'a pas été modifiée par le traitement par DIC, et les résultats de l'extraction ne montrent aucune amélioration. La problématique de l'extraction de la caféine par rapport à la présence de l'eau a été discutée. Grâce à la viscosité cinématique basse, les fluides supercritiques inclinent plus à la convection naturelle, ce qui influence la cinétique et le rendement d'extraction. Plusieurs études sont accessibles concernant la dispersion axiale dans l'extracteur supercritique, évaluée à l'aide des mesures de la réponse à l'injection du traceur dans l'extracteur. Ces travaux étudient le système CO2 pure-traceur, mais ils observent pas la réponse pendant l'extraction proprement dite, ce qui est justement le cas où la convection naturelle peut se développer à cause des différences de densité. Le but de cette étude a été d'élaborer une méthode de mesure de la réponse à l'injection du traceur. L'acide benzoïque a été utilisé comme traceur. Plusieurs solutés ont été testés; le tetracosane a été choisi pour les expériences sous conditions subcritiques (12 MPa, 25ºC), la trilaurine pour les expériences supercritiques (12 MPa, 40ºC). L'extraction a été réalisée avec le solvant passant dans le sens de la pesanteur et aussi dans la direction opposite. Les résultats préliminaires montrent un effet significatif de la direction de flux de solvant sous conditions supercritiques. Par contre, cet effet n'a pas été observé sous conditions subcritiques. Les résultats obtenus doivent être encore vérifiés par une étude suivante.
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Houang, Paul. "Étude hydrodynamique des systèmes lagunaires." Compiègne, 1985. http://www.theses.fr/1985COMPI190.
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Vafaei, Alamdari Mahvand. "Étude d’un réacteur chimique structuré de type échangeur à plaques hautes performances à l’aide d’un modèle à compartiments détaillé." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL/2006_VAFAEI_ALAMDARI_M.pdf.
Анотація:
La mise en œuvre de réactions chimiques exothermiques est fortement limitée par la dissipation de l’énergie libérée. Afin de proposer une solution à ce problème, un nouveau type de réacteur multifonctionnel a été développé par la société Alfa Laval. Ce réacteur chimique est un échangeur de chaleur à hautes performances au sein duquel des chicanes ont été introduits pour améliorer le mélange. Par ailleurs, les réactifs peuvent être injectés à différents points du réacteur. De plus, de nombreuses configurations de circulation des fluides réactifs et caloporteur sont possibles. L’OPR (Open Plate Reactor) contenant 3 passes, l’écoulement de ces deux fluides peut être alterné à co- ou contre-courant dans chaque passe d’où 8 configurations sera possible. Afin d’étudier l’écoulement, des mesures de Distribution des Temps de Séjour (DTS) ont été réalisées pour de nombreuses conditions opératoires et pour différentes viscosités de fluide. L’écoulement a été modélisé par le modèle des mélangeurs en cascade avec échange avec une zone stagnante. Les temps d’échange et la proportion de volume stagnant ont été précisément estimés en fonction des débits et des viscosités. Les bilans de chaleur et de matière ont été inclus dans ce modèle afin de simuler trois réactions chimiques en milieu liquide homogène et pour lesquelles les cinétiques de réaction sont connues : Hydrolyse alcaline de l’acétate d’éthyle, Hydrolyse alcaline de l’éthylène glycol diacétate, Oxydation du thiosulfate par le peroxyde d’oxygène. Un accord satisfaisant a été obtenu entre les résultats expérimentaux et le modèle au niveau de la productivité, conversion et de la sélectivité des réactions. Pour la réaction exothermique, les profils de température expérimentaux ont été comparés avec ceux obtenus par le modèle. Les résultats obtenus par le modèle s’accordent bien avec ceux des expériences. Cet accord est moins satisfaisant pour certaines conditions opératoires où la température du point chaud est surestimée. Cet écart a été imputé à la conduction axiale dans le solide, non considérée dans le modèle. Le modèle a aussi été utilisé pour étudier le comportement du réacteur dans des configurations pour lesquelles il n’y a pas de données expérimentales. De plus, un nouveau concept de modèle à compartiments a été développé pour simuler les résultats obtenus avec des réactions tests de micromélange au niveau des injections des réactifsThe implementation of exothermic chemical reactions is strongly limited by the dissipation of the heat generated. Because of this, a new concept of structured heat exchanger reactor has been developed by Alfa Laval. This reactor is named OPR (Open Plate Reactor). This reactor is based on high performances heat plate exchanger in which small inserts allow a good mixing of the reactants. Moreover the reactants may be injected in several points whereas numerous configurations allow to alternate co-current and counter-current flows between reactive fluid and cooling fluid depending on the needs. Residence Time Distribution (RTD) experiments have been carried out to characterize the fluid behaviour. The experiments have been conducted in a large range of operating flow-rates and for several viscosities. The flow behaviour has been modelled by the perfect mixing cells in series exchanging with a stagnant zone. The time of exchanging and the volume of the stagnant zone have been precisely estimated as a function of viscosities and flow-rates. The heat and mass balances have been added into this model in order to simulate three chemical reactions in homogeneous liquid medium for which the kinetic’s is well known : Alkaline hydrolysis of ethyl acetate, Alkaline hydrolysis of ethylene glycol diacetate, Oxidation of sodium thiosulphate by hydrogen peroxide. A reasonable agreement has been found between experimental results and simulations both for productivity and selectivity of the reactions. For the exothermic reaction the experimental and simulated temperature profiles have been compared. The model gives a reasonable representation except under certain conditions for which the amplitude of the hot point is over estimated. This difference provides that the axial conduction in the solid is not taken into account in the model. The model has been used to study the behaviour of the reactor for several configurations for which experimental results are not still available. Moreover a new concept of compartmental model has been developed to simulate the results obtained with reaction tests for micro mixing evaluation of the reactant’s inlet
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Bénézech, Thierry. "Étude de la distribution des temps de séjour, des performances thermiques et de la consommation de puissance d'échangeurs de chaleur à surface raclée traitant des produits non-newtoniens." Nancy 1, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10432.
Анотація:
La majorité des fluides alimentaires visqueux traités par les échangeurs à surface raclée présentent des comportements complexes en écoulement. Nous avons donc étudié la dispersion des temps de séjour, le comportement thermique et la consommation de puissance de ces appareils traitant des fluides non-newtoniens. Le travail est réalisé sur deux échangeurs de taille pilote. Nous établissons au laboratoire les courbes d'écoulement pour l'ensemble des fluides modèles testés. Les résultats expérimentaux sont présentés sous forme de relations entre nombres adimentionnels tels que les nombres de Taylor, Reynolds (axial et de rotation), Nusselt, Prandtl et de puissance. Nous généralisons les nombres dans lesquels la viscosité intervient en remplaçant cette dernière par la viscosité apparente moyenne du fluide dans l'échangeur. Cette viscosité apparente est calculée à partir d'une modélisation du gradient de vitesse de cisaillement apparent moyen en fonction des conditions opératoires et du comportement rhéologique du produit
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Monchatre, Benjamin. "Contribution à l'étude expérimentale d'un outil de mélange de type co-malaxeur : application aux polymères." Thesis, Saint-Etienne, 2015. http://www.theses.fr/2015STET4013/document.
Анотація:
L’objectif de ce travail de thèse est la compréhension du mode de fonctionnement des co-malaxeurs, outils de mélange dont la connaissance est lacunaire par rapport à d’autres types de mélangeur comme l’extrudeuse mono-vis ou bi-vis. Ce manuscrit porte sur plusieurs études expérimentales relatives au co-malaxeur. L'influence de la vitesse de vis et du débit a été explorée par des mesures de distribution des temps de séjours (DTS), de température matière, de pression, de taux de remplissage, ainsi que de dispersion de fibres de verre. L'influence de la viscosité du polymère à l'état fondu sur la distribution des temps de séjour, la pression filière et la température à l'intérieur du co-malaxeur, a également été traitée, par variation de la température de régulation ou de la masse molaire du polymère. La distribution des temps de séjour ne dépend pas de la viscosité, malgré des différences de pression filière et de température matière. L'influence du profil local sur la DTS a été étudiée par des expériences interchangeant localement les types d'éléments (transport et mélange). Une méthode de mesure de la pression par extrusion micro-capillaire aux emplacements de doigts le long du fourreau a été développée, les gradients de pression sont similaires à ceux obtenus en extrudeuses bi-vis. Enfin une série d'expériences a porté sur la gélification du PVC, déterminée de façon qualitative et quantitative, et a montré l'influence primordiale de la température matière sur l’état de gélificationThe aim of this PhD work is to gain a better understanding of the co-kneading process, whose knowledge is still lacking compared to other types of mixer such as the single screw extruder or the twin-screw extruder. This manuscript features several experimental studies about the co-kneader. The influence of screw speed and throughput was explored by measurements of the residence time distribution, material temperature, die pressure, filling rate, as well as dispersion of glass fibers. The influence of the viscosity of the polymer melt on the residence time distribution, die pressure and temperature within the co-kneader, was also investigated by varying the barrel temperature or the molecular weight of the polymer. The RTD is similar regardless of the viscosity, despite differences in pressure and material temperature. The influence of the screw profile on the RTD was obtained by experiments interchanging locally the types of elements (conveying and mixing). A method of measurement of the pressure along the barrel by micro-capillary extrusion through the location of pins in the barrel was developped, pressure gradients are similar to those obtained in twin-screw extruders. Finally, a series of experiments was dedicated to the gelation of PVC evaluated both qualitatively and quantitatively, and showed that the temperature governs the gelation rate
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Gai, Jing-Gang. "Etudes théoriques et expérimentales de la processabilité du polyéthylène à ultra-haute masse molaire." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL039N/document.
Анотація:
Aujourd’hui le développement de nouveaux matériaux polymères ayant de bonnes propriétés repose de plus en plus sur des procédés de mélange ou de compoundage de polymères au lieu de recourir à la synthèse de nouvelles molécules. L’action du mélange peut fortement influer sur la morphologie des matériaux polymères multi-constituants. Les extrudeuses bi-vis (TSE) sont souvent utilisées comme mélangeurs/réacteurs pour des procédés de mélange, de compoundage et d’extrusion réactive. Cependant, l’étude sur la qualité du mélange dans les TSE demeure un grand défi en raison de la complexité géométrique et du caractère transitoire de l’écoulement. Cette thèse a pour objet de développer un nouvel instrument en line pour mesurer en temps réel la distribution des temps de séjour (DTS) qui caractérise la performance du mélange axial et la capacité de convoyage de différents types d’éléments de vis basées sur l’analyse de l’écoulement transitoire et l’évaluation systématique de la théorie de mélange dans les TSE. Le mélange distributif des polymères fondus est caractérisé par la génération de l’aire des interfaces, un paramètre difficile à mesurer expérimentalement. Alors on fait appel à des simulations numériques de type CFDThe development of new materials with improved properties seems to rely nowadays more on blending and compounding than on the synthesis of chemically new polymers. Mixing may have a great effect on the morphology and structure of multi-component polymer materials. Twin-screw extruders (TSE) are widely used as mixers/reactors for blending, compounding, and reactive processing. This work aimed at developing a new instrument to measure in real time the residence time distribution (RTD) which characterizes the axial mixing and transport abilities of different screw elements based on the analysis of the transient flow pattern and systematic evaluation of mixing theory in TSE. Distributive mixing of polymer melts is characterized by the generation of interfacial area, which is experimentally much more difficult to measure. This 3D numerical simulation based on CFD is adopted
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Dedewanou, Myriam. "Vulnérabilité spécifique des forages vis-à-vis des phytosanitaires : moélisation et application au Val d'Orléans." Thesis, Orléans, 2014. http://www.theses.fr/2014ORLE2020/document.
Анотація:
Les évaluations de vulnérabilité spécifiques pour les ressources d'eau souterraine sont des méthodes SIG qui établissent des indices qualitatifs spatiaux qui déterminent la sensibilité à l'infiltration de polluants superficiels. D'autre part, les fonctions de transfert, comme la Distribution de Temps de Séjour (DTS), sont utilisées pour prévoir le changement temporel de qualité de l'eau au forage, mais ils ne permettent pas de relier les concentrations aux pratiques observées sur le bassin versant. Basé sur une approche analytique, un modèle pour le transport souterrain des produits phytosanitaires liant la vulnérabilité spécifique SIG à la DTS a été développée. L’idée étant de relier les notions de vulnérabilité aux méthodes de prédiction des chroniques de la qualité des eaux. L'outil estime la qualité de l'eau à partir de l'ensemble de données des cartes de vulnérabilité. La validation de cette méthode de vulnérabilité spécifique est possible à partir des données de suivi de la qualité de l’eau au forage. Une formulation de paramètres équivalents a été proposée pour prendre en compte les caractéristiques hydrodynamiques des compartiments de sol (zone saturée et zone non saturée). Une validation théorique de l'approche est faite à l’aide de modèles souterrain à différence finie : HYDRUS et MODFLOW. Une application a été réalisée sur l'aquifère karstique du Val d'Orléans. Elle a permis de déterminer la DTS des concentrations en pesticides dans l'eau souterraine et a mis en évidence la présence non négligeable des métabolites du métazachlore dans le forage. En même temps, le modèle DTS, lié au SIG rend possible la localisation des zones contributrices dans le bassin versantThe specific vulnerability estimations for the groundwater resources are GIS methods that establish spatial qualitative indices which determine the sensitivity of infiltration from surface contaminants. On the other hand, the transfer functions, using the Residence Time Distribution (RTD), are used to predict temporal water quality change in a borehole, but they do not integrate the spatial variability of the land use. Based on an analytic (advection / dispersion equation) approach, a simple GIS-linked RTD model for groundwater transport has been developed. The tool estimates the water quality from the vulnerability map dataset. This method enables to validate the specific vulnerability maps with the water quality monitoring at the borehole. It links the impacts of land use with the temporal evolution of the water quality. A equivalent formulation parameters is proposed to take into account the hydrodynamic characteristics of the soil compartments (unsaturated zone and Saturated Zone). A theoretical validation of the approach is made from finite-difference groundwater models: HYDRUS and MODFLOW. Also, an application of the RTD compilation was realized on the Val d’Orléans karstic aquifer. This last methodology allowed to determine the RTD of pesticides into the groundwater and highlighted the not insignificant presence of the metabolite of the metazachlor in the groundwater drilling. At the same time, the GIS-linked RTD model makes possible the localization of the contributing zones in the watershed
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Bongo, Njeng Alex Stéphane. "Experimental study and modeling of hydrodynamic and heating characteristics of flighted rotary kilns." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2015. http://www.theses.fr/2015EMAC0009/document.
Анотація:
Ce travail porte sur l'étude de fours tournants équipés de releveurs. Ce sont des contacteurs gaz/solide largement répandus dans de nombreux secteurs industriels mettant en oeuvre des solides divisés. Cependant en raison d'une faible connaissance du fonctionnement de ces équipements notamment en matière d'écoulement ou de transfert thermique, leur utilisation repose encore beaucoup sur le savoir faire des opérateurs acquis avec le temps. Ainsi ce travail vise à fournir aux ingénieurs des outils de connaissance et d'extrapolation pour les accompagner dans les phases de dimensionnement, mais aussi d'optimisation de procédés existants, en particulier pour des fours tournants en chauffage indirect et équipés de releveurs. La première partie de cette étude porte sur l'influence des conditions opératoires sur l'hydrodynamique des solides divisés de forme et taille différentes. Pour ce faire, des procédures expérimentales pour la mesure de distribution des temps de séjours des particules solides ont été mises en oeuvres. Deux pilotes de four tournant ont été utilisés. Ces derniers ont un ratio longueur sur diamètre équivalent mais un ratio de taille de 2. L'hydrodynamique des fours a été caractérisée quantitativement à partir des résultats expérimentaux en terme de temps de séjour des solides, taux de remplissage du four ainsi que de la dispersion axiale des particules. Ces derniers ont été modélisés par analyse dimensionnelle dans un souci de généralité en prenant en compte la présence d'éléments internes (releveurs, grille) ou diaphragmes en sortie, mais aussi des paramètres opératoires tels que la vitesse de rotation du tube, son inclinaison ou le débit des particules solides. La seconde partie de cette étude s'intéresse aux processus de transfert thermique dans les fours tournants en chauffage indirect et équipés de releveurs. Cette étude repose sur la mesure des profils de température à la paroi, dans la phase gazeuse et le lit de particules solides. L'analyse de ces profils de température se focalise sur la détermination des coefficients de transfert de chaleur entre la paroi et le lit de solides d'une part, et entre la paroi et le gaz d'autre part. Une méthode d'analyse globale de système mince et un bilan global intégrant la puissance fournie pour la chauffe sont utilisés pour la détermination de ces coefficients de transfert. Les résultats obtenus permettent d'une part de mettre en évidence l'effet des releveurs ainsi que l'influence des paramètres opératoires sur ces coefficients de transfert de chaleur et d'autre part d'établir par analyse dimensionnelle des modèles pour ces derniers. Enfin, ce travail se termine par la mise en place d'un modèle dynamique simplifié de four tournant en chauffage indirect permettant la détermination des profils de température le long du four et pouvant être facilement adapté à divers procédésThe present work addresses a fundamental study on flighted rotary kilns. They are gas-solid reactors, used in a variety of industries to process heterogeneous media. However, operating these kilns mainly relies on the know-how of operators due to insufficient fundamental understanding. The aim of this work is to provide engineers with relevant tools and models to assist in the design stage and the performance improvement of existing operating process units, in particular indirectly heated rotary kilns, inclined and equipped with lifters. In the first part, we studied the effects of operating parameters on the flow of materials of differing properties and shape. For this purpose, residence time distribution measurements were performed through experimental stimulus response tests. Two pilot-scale rotary kilns with similar length-to-diameter ratios, but a dimension ratio of about two were used in this study. We focused on the effects of lifter shape and configurations. The effects of the rotational speed, the kiln slope, the mass flow rate and the exit dam height were also analyzed. The flow of solids was quantitatively characterized primarily by the experimental mean residence time, hold-up, and axial dispersion coefficient. Using a dimensional analysis, models were established to predict the mean residence time, the filling degree and the axial dispersion coefficient, providing basic information on the kiln design, solid particle properties and operating conditions. In the second part, we studied the heat transfer mechanisms occurring in the flighted rotary kiln by measuring temperature profiles at the wall, the freeboard gas and the bulk of solids. Analysis of the temperature profiles focused on two main issues: assessment of the heat transfer coefficient between wall and gas, and assessment of the heat transfer coefficient between wall and solid particles. The lumped system analysis and a heat balance using the power supplied for the heating were applied to determine the experimental heat transfer coefficients. The effects of operating conditions and lifting flights were analyzed. Both heat transfer coefficients were then correlated through dimensional considerations. Lastly a global dynamic model mainly based on the models developed in this study can be used to determine wall, gas and bulk solids axial temperature profiles in an indirectly heated flighted rotary kiln. This global model needs to be completed with specific models related to a reaction so as to be used as a framework for the simulation of specific industrial rotary kilns
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François, Olivier. "Préparation et utilisation de carburants à base de charbon : Les ultracarbofluides, expérimentations et modélisations." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPE094.
Анотація:
Ce document permet de faire le point sur les connaissances accumulées pendant les dix années de recherche intenses visant la mise au point de combustibles liquides à base de charbon : les mélanges charbon/liquide (MC/L). Activités par le deuxième choc pétrolier, en 1979, les travaux sur les suspensions pompables de charbon dans un liquide ont donné lieu à l'apparition de nombreux combustibles aux caractéristiques intéressantes. Après une présentation détaillée des différentes phases d'émergence de cette technologie des mélanges charbon/liquide dans la première partie du document, la thèse proprement dite porte plus précisément sur une famille de MC/L : les ultracarbofluides (UCF). Les connaissances technologiques et scientifiques issues de mon activité de recherche à l'UTC sur ces combustibles sont donc rassemblées dans ce document, et l'on trouvera successivement: - le procédé de préparation des UCF, à la fois sous l'angle expérimental d'une étude paramétrique conduisant à des formulations ternaires du type 54% charbon, 16% fuel et 30% eau, et d'une modélisation de l'étape quasi-réactionnelle d'agglomération sélective (déminéralisation du charbon), en faisant appel à l'approche systémique du génie chimique (distribution des temps de séjour), - l'étude rhéologique des UCF, - les propriétés de combustion des UCF, à partir de résultats expérimentaux de combustion sur un foyer de 100 kW, et telles qu'elles ressortent d'une modélisation de la combustion simultanée de charbon et de fuel; cette dernière étude mettant particulièrement en évidence l'intérêt des formulations de MC/L contenant du fuel, afin d'accroitre leurs performances de combustion, si de bons ratios charbon/fuel sont respectés.
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Colin, Baptiste. "Modélisation de la torréfaction de plaquettes de bois en four tournant et validation expérimentale à l’échelle d’un pilote continu de laboratoire." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2014. http://www.theses.fr/2014EMAC0015/document.
Анотація:
La torréfaction est un traitement thermique à basse température (250 à 300 °C) en atmosphère inerte qui permet de modifier les propriétés de la biomasse. La biomasse torréfiée est alors plus dense énergétiquement, plus hydrophobe et plus fragile. Dans cette étude, un modèle numérique de torréfaction en four tournant à une dimension a été développé. Le transport des plaquettes de bois, les transferts thermiques, le séchage ainsi que les cinétiques de torréfaction ont été modélisés séparément. Après confrontation aux résultats expérimentaux, ces différents sous-modèles ont été assemblés dans un modèle global. Le modèle prédit alors l’évolution de la température et de la perte de masse des plaquettes le long du four. Les résultats numériques montrent une adéquation satisfaisante avec les valeurs obtenues lors d’expériences de torréfaction sur un four tournant pilote. Les solides torréfiés ont été analysés et leurs propriétés ont été corrélées à la perte de masse. Il a en particulier été démontré que l'énergie de broyage de la biomasse torréfiée était fortement réduiteTorrefaction is a thermal treatment at low temperature (250-300°C) used to improve biomass properties. Torrefied biomass has a higher energy density, it is more hydrophobic and more brittle. In this study, a one-dimensional numerical model of torrefaction in a rotary kiln has been developed. The wood chips flow, the thermal transfers, the drying step and the torrefaction kinetics have been modelled separately. These submodels have been experimentally validated before being implemented together. The model can thus predict the temperature and the mass loss of wood chips along the kiln. These results are in good agreement with values obtained during torrefaction experiments in the pilot-scale rotary kiln. In parallel, torrefied biomass has been analysed in terms of composition, heating value and structural properties with emphasis on the decrease of grinding energy consumption
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Fradette, Louis. "Étude de l'efficacité de dispersion des mélangeurs statiques Sulzer Smx." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL090N.
Анотація:
Bien que largement utilisés en industrie pour la dispersion de fluides non miscibles, les mélangeurs statiques montrent les performances qui restent connues seulement de leur fabriquant. Une seule recherche publiée a fait l'étude de la performance d'un mélangeur statique avec des phases continue et dispersée newtoniennes. Le présent travail vise à combler le manque d'information sur la capacité d’un mélangeur statique à effectuer convenablement une dispersion en régime laminaire. On y démontre l'effet des paramètres d'opération (rapport de viscosité entre phases, fraction volumique de la phase dispersée, nombre de mélangeurs, rhéologie de la phase dispersée) sur la dispersion produite par un mélangeur statique Sulzer de type SMX. La performance de mélange se mesure par le diamètre des gouttes ou bulles obtenues en sortie de mélangeur et ce directement dans la conduite. La méthode utilisée se fonde sur l'emploi de matériel vidéo. On démontre aussi qu'il est possible de traiter des phases continues non newtoniennes en utilisant une viscosité calculée; la viscosité de procédé, comme base de comparaison avec des fluides newtoniens. Les résultats sont tout à fait compatibles. Il en ressort notamment qu'un mélangeur statique peut fournir des informations précieuses sur la rhéologie du fluide qui le traverse. La dernière partie de l'investigation expérimentale porte sur la faisabilité de disperser des pigments dans une phase continue aqueuse sans ajout de dispersant ou autre produit. Le principal résultat montre le nombre de mélanges nécessaires à la réduction de taille et la teneur en pigment comme inversement reliés. Un second volet du travail consiste à appuyer les mesures expérimentales par des simulations 3D du mélangeur par la méthode des éléments finis. Si la simulation directe de deux phases reste hors de portée des ressources informatiques actuelles, il est tout à fait possible d'obtenir des renseignements utiles par la simulation d'une seule phase. Avec l'étude de distribution de temps de séjour, on démontre que les algorithmes actuels de déplacement de particules ne conviennent pas à des géométries aussi complexes que ce lui du mélangeur SMX. On y voit aussi que certains éléments utilisés en simulation fluide fournissent des résultats erronés. Les effets de rhéologies évadées sont étudiés et montrent que ce mélangeur n'est que peu ou pas affecté par ce type de variationThe present work aims at fulfilling the lack of information about a static mixer's ability to effectively disperse fluids of various viscosities in laminar flow regime. The effect of various operating conditions (such as viscosity ratios, volume fraction, number of mixer and rheology of the continuous phase) on the resulting dispersion are reported. The resulting drop diameter is used as a basis of comparison between the different sets of conditions. The measurement is done directly at the outlet of the mixers with an optical apparatus. It is also shown that using non-Newtonian fluid as a continuous phase can be treated as if it was Newtonian through the use of a process viscosity. With this viscosity, it is feasible to get precious information about fluid rheology, directly online. The last aspect of the experiment work consists in a feasibility study of dispersing pigments in a static mixer without the help of any chemical. The major result shows an inverse relation between the number of mixer elements and the volume fraction of the pigment. A second aspect of this study is to use information gathered from 3D finite element simulations to backup and understand the experimental results. If, for the moment, a direct simulation of two dispersed phases is unthinkable, it is perfectly possible to obtain useful information through one phase simulation results. A residence Time Distribution study clearly shows that the actual, most widely used, algorithm of particle tracking is unable to provide results. The intricate geometry of the mixer and the mesh used are both responsible or the poor results. It is also found that some fluid elements used in 3D simulations are inappropriate for this kind of study because they provide erroneous results. Various continuous phase rheology can also be tested and show almost no effect on the performance of the mixer as the experimental results
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Pang, Haoran. "Etude de l'hydrodynamique, de l'élimination de la DCO et de la nitrification d'un nouveau lit bactérien segmenté." Thesis, Toulouse, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAT0003/document.
Анотація:
L'objectif principal de ce travail de thèse concerne l'étude de l' élimination de la DCO et de la nitrification dans une nouveau lit bactérien Multi-Section ( MSB ) . Après une caractérisation de l’hydrodynamique et du transfert d’oxygène de ce lit bactérien, les expériences biologiques menées sous des conditions opératoires contrastées (fortes et faibles charges organiques eteaux usées contenant ou pas des matières particulairs) ont été menées. En parallèle, des simulations avec le logiciel Biowin® ont été réalisées. Les principaux résultats sont résumés en suivant :- La rétention de liquide statique est majoritaire par rapport à la rétention dynamique que ce soit en présence ou en absence de biofilm. Le biofilm joue le rôle d’une "éponge" permettant un maintien de l’humidité du lit même à faible débit. Les expériences de DTS ont montré que le biofilm accroit le temps de séjour du liquide et conduit à une diminution de l’épaisseur du film liquide permettant ainsi de promouvoir le transfert de l'oxygène.- Le réacteur MSB montre une élimination efficace de la DCO (> 95 % ) et de la nitrification ( > 60 % de l’azote entrant), mais une accumulation de DCO particulaire a lieu dans le filtre ce qui conduira à un colmatage à terme. La nitrification cohabite avecl’élimination de la DCO même dans la première section et pour une charge organique élevée ce qui implique une bonne capacité d’oxygénation du MSB par l’aération naturelle.- Un modèle dynamique de MSB a été utilisé implémenté sur le simulateur - BioWin , afin d'obtenir la répartition des biomasses au sein du réacteur et d'évaluer le processus limitant dans chaque section. Le modèle partiellement calibré peut aider à estimer les besoins minimum d'oxygène pour la nitrification et peut rendre compte de la compétition entre la croissance hétérotrophe et la nitrificationThe main objective of this PhD work focused on the study of the COD removal and nitrification in a new designed Multi-Section Bioreactor (MSB). Hydrodynamic characterization of the reactor, biological experiments under contrasted conditions and simulations by Biowin® software were carried out:- Firstly, it was found that static liquid retention is the predominant part both without and with the presence of biofilm. Biofilm acts like a "sponge". RTD experiments showed that biofilm can promote liquid residence time, decrease the liquid film andpromote the oxygen transfer consequently.- Secondly, the MSB operated at contrasted organic loading rate (OLRs) and nitrogen loading rate (NLRs) showed that COD can be effectively removed (removal efficiency > 95%) and nitrification (> 60% of the N removal) occurred in this biofilter.Nitrification is efficient even in the first section implying no drastic oxygen limitation though only natural aeration is occurring.- Thirdly, a TF dynamic model has been used from a simulator - BioWin, in order to get more insights on the biomass distribution in the pilot and to assess the limiting process in each section of the bioreactor. Calibration of the model can help us to estimate theminimum oxygen requirement for nitrification for each zone inside the pilot and it can well represent the competition between heterotrophic growth and nitrification
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Chazarenc, Florent. "Optimisation des systèmes de traitement des eaux usées domestiques par filtres plantés de macrophytes." Chambéry, 2003. http://www.theses.fr/2003CHAMS032.
Анотація:
Idéal pour l'assainissement des petites communes (≤ 1000 habitants), les filtres plantés de roseaux (FPR), offrent une alternative socio-économique au traitement classique des eaux usées. En 2003, en France, il éxiste plus de 200 stations de ce type. Elles ont été créées en réponse à une situation récente, générée à la fois par l'évolution du contexte législatif et par la répartition de la densité démographique. Bien que les installations françaises offrent de bonnes performances, les mécanismes de dégradation sont peu connus et certaines améliorations semblent encore possibles. Cette thèse a eu pour but d'apporter des éléments sur le fonctionnement des FPR. Les résultats ont été présentés en deux chapitres. Le premier a été focalisé sur les performances du flux horizontal, l'incidence de la charge organique et hydraulique sur l'éfficacité d'écoulement. La finalité a été de proposer de éléments de modélisation. Le second chapitre a reposé sur l'analyse du comportement biologique des flux verticaux. Les variations de la composition et de l'activité biologique ont été suivies dans le temps et dans l'espace. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence, pour le flux horizontal, les limites pour le traitement des eaux usées primaires, qui entraîne des défaillances hydrauliques et biologiques, et le rôle important de l'évapotranspiration, qui augmente l'efficacité hydraulique et le temps de séjour des effluents. Pour le flux vertical, les résultats ont montré l'importance de la couche qui se développe avec l'âge en surface des filtres, aussi bien au niveau hydraulique que biologique, et l'influence de la saison et de la nature du garnissage sur les principaux catabolismes en présence. Ce travail dresse un premier bilan du comportement global et des limites d'utilisation des deux types de flux des FPR. Plusieurs éléments d'optimisation ainsi que des orientations pour mieux comprendre le procédé ont été proposésIdeal for small communities of up 1000 residents, constructed wetlands (CWs) provide an environmentally sound alternative to traditional methods of wastewater treatment. In France, in response to a recent situation, there are 200 functioning CWs in 2003. Even though FrenchCWs are satisfactorily efficient, degradation mechanisms are still misunderstood. It is still possible to improve the french specific design of CWs. This thesis work has been conducted in this context. The aim was to determine some conceptual and optimisation parameters of the global filter behaviour. Several samples were collected between 2001 and 2003 in both pilot scale ans full scale CWs. Results were presented ans discussed in two chapters. The first focused on hydraulic and organic loading influence on hydraulic residence time distribution (HRT) occuring in horizontal flow. The objectives were to propose models and to quantify the potential dysfunctions. The second chapter presented vertical flow CW microbiology and its relationship with time and space. Results showed taht in horizontal flow constructed wetlands, there were treatment limitations for raw wastewater, causing hydraulic and biological deficiences and the effect of evapotranspiration was significant, increasing the HRT and the hydraulic efficiency. In vertical flow constructed wetlands, results showed that the development of a surface layer with time had an important role for hydraulic repartition, retention and biological diversity and that season and media size had a strong effect on biological catabolism. In winter and with small size media the conditions were more anaerobic that in summer with larger filtration material. To conclude, this thesis draws a first summary of the global behaviour and design limits of both horizontal and vertical CWs. Several optimisation suppositions for future research were recommended
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Treguer, Véronique. "Recherche des conditions optimales de mise en contact de particules solides et de gouttelettes dans un réacteur à jets : application au craquage catalytique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1995_TREGUER_V.pdf.
Анотація:
Les réacteurs à impact de jets, contenant ou non des phases dispersées, constituent une classe mal connue de réacteurs. Dans le cas du procédé de craquage catalytique trois phases sont mises en jeu : du gaz, des particules de catalyseur et des gouttelettes de charge pétrolière. La zone de mise en contact initiale des jets de réactifs semble particulièrement déterminante pour le rendement global de la réaction. L’objet de ce travail est donc l'étude expérimentale du comportement global des phases continues ou dispersées au cours de leur mise en contact qui s'effectue en des temps de l'ordre de quelques dizaines de millisecondes. À partir de mesures de distributions de temps de séjour sur des maquettes froides le comportement hydrodynamique de la phase continue est déterminé, l'éventuelle influence de la présence des solides étant aussi envisagée. Une étude sur l'efficacité des transferts de chaleur au cours de la mise en contact des particules et de la phase gazeuse est ensuite menée. Par ailleurs l'efficacité de la mise en contact des phases dispersées est caractérisée par l'étude des interactions entre des particules modèles, réactives ou non, et des gouttelettes d'eau. Une réaction test est mise au point et un modèle simple décrivant le comportement des phases dans le réacteur y est associé. L’existence d'une fraction de solides ne participant pas à l'impact des particules et des gouttelettes a ainsi pu être mise en évidence. Ce phénomène est quantifié par certains paramètres dont l'évolution est étudiée en fonction des conditions expérimentales. Il en ressort un certain nombre de conclusions mais aussi de possibilités d'études futures pour une meilleure connaissance des phénomènes.
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Charlou, Christophe. "Caractérisation et modélisation de l’écoulement de boues résiduaires dans un sécheur à palettes." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2014. http://www.theses.fr/2014EMAC0004/document.
Анотація:
Le séchage est une opération incontournable pour la valorisation énergétique des boues résiduaires. La flexibilité pour ajuster la teneur en matière sèche finale de la boue est un critère important pour le choix d'une technologie. Cet objectif est difficile à atteindre pour les sécheurs à palettes. La modélisation du processus est alors essentielle. Malheureusement, le comportement rhéologique des boues est complexe et la mécanique des fluides numérique est hors de portée. La notion de Distribution des Temps de Séjour est employée ici pour caractériser l'écoulement. Un protocole fiable et reproductible a été établi et mis en œuvre sur un pilote de laboratoire. Des injections Dirac d'oxyde de titane et de sels métalliques, avec la spectrométrie de fluorescence X comme méthode de détection, ont été employées pour caractériser les DTS du solide anhydre et de la boue humide. Pré-Mélanger la boue pâteuse, pour disperser le traceur par exemple, modifie la structure du matériau. Ceci a été mis en évidence par des mesures de distribution en taille des particules et par des caractérisations rhéologiques. Cependant, des expériences de séchage en batch ont montré que ce pré-Mélange n'a aucune influence sur la cinétique et sur la phase plastique. Nous avons montré que le solide anhydre et le solide humide s'écoulent de la même manière. Une seconde méthode, basée sur une détection par conductimétrie, a alors été développée. Plus facile à mettre en œuvre et moins onéreuse, cette méthode s'avère tout aussi fiable que la première. L'influence de la durée de stockage de la boue, avant séchage, a été évaluée. Le temps de séjour de la boue dans le sécheur double quand la durée de stockage passe de 24h à 48h. Finalement, un modèle d'écoulement, basé sur la théorie de chaînes de Markov, a été développé. L'écoulement du solide anhydre est décrit par une chaîne de n cellules parfaitement mélangées, n correspondant au nombre de palettes. Les probabilités de transition entre les cellules sont régies par deux paramètres : le ratio de recyclage interne, R, et la masse de solides retenus, MS. R est déterminé par la relation de Van der Laan et MS est identifié par ajustement du modèle aux données expérimentales. Le modèle décrit de manière satisfaisante les DTS. La masse de solides retenus identifiée est toujours plus faible que la quantité mesurée expérimentalement. Une partie de la boue, collée aux parois du sécheur et au rotor, agit comme un volume mortDrying is an unavoidable operation prior to sludge valorization in incineration, pyrolysis or gasification. The flexibility to adapt the solid content of the dried sludge to the demand is a major requirement of any drying system. This objective is difficult to reach for paddle dryers. Modeling the process is thus essential. Unfortunately, sludge rheological behavior is complex and computational fluid dynamics is out of reach for the time being. The concept of Residence Time Distribution (RTD) is used here to investigate sludge flow pattern in a paddle dryer. A reliable and reproducible protocol was established and implemented on a lab-Scale continuous dryer. Pulse injections of titanium oxide and of salt metals, with X-Ray fluorescence spectroscopy as detection method, were used to characterize the RTD of anhydrous solid and wet sludge, respectively. Premixing the pasty sludge, for tracer powder dispersion for instance, changes the structure of the material. This was highlighted through the measurements of particle size distributions and characterization of rheological properties. However, drying experiments performed in batch emphasized that premixing does not have any influence on the kinetic and the sticky phase. The RTD curves of the anhydrous solid are superimposed on those of the moist sludge. Consequently, a simpler protocol, based on pulse injection of chloride sodium and offline conductivity measurements, was established. Easier to implement in industry and cheaper, this method proves to be as reliable as the first one. The influence of storage duration prior to drying was assessed. The mean residence time doubles when the storage duration changes from 24h to 48h. Finally, a model based on the theory of Markov chains has been developed to represent the RTD. The flow of anhydrous solids is described by a chain of n perfectly mixed cells, n corresponding to the number of paddles. The transition probabilities between the cells are governed by two parameters: the ratio of internal recirculation, R, and the solids hold-Up, MS. R is determined from the Van der Laan's relation and MS is identified by fitting the model to the experimental RTD. The model describes the flow pattern with a good accuracy. The computed hold-Up is lower than the experimental one. Part of the sludge is stuck to the walls of the dryer, acting as dead volumes in the process
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Michon, Jérôme. "Etude de l’oxydation biologique de l’arsenic As(III) par le consortium bactérien CAsO1 : mise au point de méthodes de détection et application à la détoxification d’effluents." Limoges, 2006. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/6a8c8ca9-38b7-4688-89f5-1b36ed58553c/blobholder:0/2006LIMO0064.pdf.
Анотація:
Ces travaux ont porté sur la mise en place et le développement d’un pilote d’oxydation bactérienne de l’As(III) en As(V), pour la potabilisation et le traitement d’effluents contaminés en arsenic. Le procédé d’oxydation biologique de l’arsenic fait appel à consortium bactérien autotrophe apparenté au genre Thiomonas, le consortiumCAsO1. Deux techniques de dosages ont été mises au point : le dosage d’As(total) par Spectrométrie d’Absorption Atomique Four Graphite (GF-AAS), et celui d’As(III), par Spectrométrie d’Absorption Atomique avec Génération d’Hydrures (HG-AAS), pour des domaines de concentration de 0,2 à 20 µg. L-1. Le pilote de traitement et le matériau support (pouzzolane) ont été caractérisés (DTS, capacité d’adsorption…). Ainsi, les performances d’oxydation de CAsO1 ont été évaluées : pour des temps de séjours supérieurs à 2 heures, 95% de la concentration en As(III) est oxydé, quel que soit le type d’alimentation étudié (ascendante ou descendante) et plus de 80%, pour un temps de séjour de 1 heureThis work concerned the evaluation and the development of an arsenic(III)-oxidizing population in reactors, for drinking water production and waste water arsenic contaminated treatment. The process of the biological oxidation of arsenite was carried out with an autotrophic bacterial population named CAsO1. This population was phylogenetically related to Thiomonas. Two easy to handle analytical methods were developed: the determination of total arsenic was carried out by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry (GF-AAS), and that concerning As(III), by Hydride Generation Atomic Absorption Spectrometry (HG-AAS), for concentration range from 0,2 to 20 µg. L-1. The treatment pilot and the support material (pozzolana) were characterized (RTD, adsorption capacity. . . ). Thus, performances of oxidation of CAsO1 were evaluated: for residence times higher than 2 hours, 95% of As(III) was oxidized, whatever the type of circulation (up- or down-flow) and more than 80%, for a residence time of 1 hour
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Debacq, Marie. "Étude et modélisation des fours tournants de défluoration et réduction du difluorure d'uranyle." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00974273.
Анотація:
Ce travail porte sur l'étude et la modélisation des fours tournants de défluoration et réduction du difluorure d'uranyle. Le premier chapitre traite de l'étude dynamique du mouvement de la charge solide dans les fours. Une méthode a été mise au point pour déterminer la répartition moyenne de la poudre dans une section transversale de four, basée sur des considérations géométriques et sur des mesures expérimentales de loi de déchargement des releveurs et de vitesse de chute des essaims de poudre. Des mesures de Distribution des Temps de Séjour ont permis de déterminer le temps de séjour moyen et la dispersion axiale dans les fours industriels, et de choisir un modèle pour calculer le profil de chargement. Le deuxième chapitre concerne le schéma réactionnel et la loi cinétique, établis expérimentalement dans les conditions de fonctionnement des fours industriels en termes de température et de composition gazeuse. Sur cette base, un modèle cinétique a été mis en place, qui permet de calculer l'avancement des réactions en fonction de la répartition transversale de la poudre en utilisant la loi des temps caractéristiques additifs. Le troisième chapitre décrit des aspects thermiques des fours tournants. Les bilans thermiques sont établis sur la charge solide, la phase gazeuse et les équipements internes. Les conductivités thermiques des poudres et les émissivités des parois et des poudres sont déterminées expérimentalement. Les coefficients d'échange thermique sont obtenus à l'aide de mesures dans un four de laboratoire ou à partir des corrélations de la littérature. Le modèle global de four, présenté au quatrième chapitre, est basé sur l'ensemble des mesures exposées dans les chapitres précédents, et sur les modèles dynamiques, cinétiques et thermiques développés parallèlement. Dans son état actuel, le modèle représente de façon satisfaisante le fonctionnement des fours industriels, et permet de suggérer des pistes pour l'amélioration du procédé.
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Otaola, Franco. "Additive manufacturing, flow chemistry and multi-physics simulation applied to the development and optimization of structured reactors." Thesis, Compiègne, 2022. http://www.theses.fr/2022COMP2660.
Анотація:
La pression du marché dans un monde globalisé, en parallèle d’une conscience environnementale croissante de la société, pousse l'industrie chimique à développer des procédés plus propres et plus efficaces. Aujourd'hui, il s’agit d’être capable de produire davantage, tout en réduisant l’impact environnemental et les coûts. L'Intensification des Procédés (IP) apparaît comme une solution à ces défis, l'IP étant définie comme "le développement de nouvelles voies de synthèse et de technologies modulaires innovantes susceptibles de déboucher sur des progrès décisifs". Il existe plusieurs approches d'IP, depuis l'utilisation de technologies innovantes, telles que les micro-ondes ou les ultrasons, jusqu'au passage de la chimie en batch à la chimie en flux continu. Le passage de la chimie en batch à la chimie en flux continu présente de nombreux avantages, tels que la production à la demande, une plus grande sélectivité et un meilleur contrôle du processus. De plus, l'amélioration des procédés peut aussi être permise par la miniaturisation des réacteurs, dont la réduction des longueurs de diffusion permet d’améliorer les transferts de chaleur et de matière au sein du réacteur. Parmi ces réacteurs miniaturisés, on trouve les « réacteurs structurés » présentant un certain degré de régularité dans leur structure, qui permet notamment la réduction des points chauds et un meilleur mélange des réactifs. Toutefois, la fabrication de ce type de réacteurs peut s’avérer relativement difficile. La Fabrication Additive (FA) est une technologie de rupture dans plusieurs domaines de l'ingénierie, y compris dans l’industrie chimique. La FA permet notamment la réalisation de réacteurs structurés miniaturisés avec des géométries internes impossibles à fabriquer auparavant. Ces types de structures peuvent présenter de nombreux avantages pour l'industrie chimique, à la condition de pouvoir exploiter correctement le nombre important de géométries et de possibilités permises par la FA. Pour cette raison, il est nécessaire de mieux comprendre comment les nombreux paramètres géométriques des réacteurs structurés affectent leur performance. Cette thèse vise à améliorer la compréhension de ces nouveaux réacteurs, leurs avantages, leurs inconvénients et les défis futurs possibles dans le but d’améliorer leurs performances. Par conséquent, l'objectif principal est de développer une méthodologie complète, depuis la conception, la caractérisation et la simulation de réacteurs structurés jusqu'à leur optimisation. Ce travail est divisé en quatre sections, la fabrication des réacteurs (de la conception de la géométrie jusqu'à leur fabrication par FA), leur caractérisation hydrodynamique par l'étude de la Distribution de Temps de Séjour (DTS), l'étude des performances de ce réacteur pour des applications en catalyse hétérogène (solide/liquide) et leur simulation par Mécanique des Fluides Numérique (CFD). Pour la caractérisation hydrodynamique des réacteurs, un système automatisé complet a été développé pour mesurer la DTS par une technique de fluorescence, qui présente l’avantage principal de ne pas être intrusive et permet également une acquisition à haute fréquence. Les réacteurs structurés ont été fabriqués dans une résine polymère qui a permis le greffage de palladium pour l'utilisation des réacteurs dans des réactions catalytiques hétérogènes. Enfin, un premier workflow complet pour la simulation CFD et l'optimisation des réacteurs a été développé. En outre, une présentation des différentes techniques de fabrication additive et des perspectives d'applications futures concernant la fabrication de réacteurs microstructurés ont également été présentéesThe market pressure from a globalized world, in conjunction with a growing environmental conscience from society, pushes the chemical industry to develop cleaner and more efficient processes. Today, we should produce more, with reducing our environmental impact and at the same time lowering the costs. The Process Intensification (PI) appears as one solution for this challenge. PI is defined as “the development of new chemical routes and of innovative modular technologies that may lead to some breakthrough progress”. There exist several approaches for PI, from using innovative technologies such as microwaves or ultrasounds, to the transition from the chemistry in batch to flow chemistry. The passage from batch to continuous flow can bring several benefits, such as the production in demand, higher selectivity and better control of the process. The process improvement can be obtained by the miniaturization of the reactors, leading to small diffusion lengths that can improve heat and mass transfer properties. One type of miniaturized reactor are what is called “structured reactors”, with a certain degree of regularity inside their structure which leads to the reduction of hotspots, as well as better mixing among other benefits. Nevertheless, the fabrication of this type of reactors can be ratherchallenging. Additive Manufacturing (AM) has been a disrupting technology in several fields of engineering, including in the chemical industry. AM brings the possibility to fabricate miniaturized structured reactors with internal geometries that were not possible to fabricate. The benefit of this type of structures to the chemistry industry are very promising. Nevertheless, as AM enables a wide range of geometries and possibilities, it is necessary to better understand how the geometrical characteristics of the reactors affect their performance. This thesis aimed to improve the understanding of structured reactors, their advantages, disadvantages and future challenges to improve their performance. Consequently, the main objective was to develop a comprehensive methodology, from the conception, characterization and simulation of structured reactors up to their optimization. The work was divided into four different sections, i.e., the fabrication of the reactors (from the conception of the geometry, to their fabrication by AM), their hydrodynamic characterization by studying the Residence Time Distribution (RTD), the study of their performance for applications in heterogeneous catalysis (solid/liquid) and their simulation by Computational Fluid Dynamics (CFD). For the hydrodynamic characterization of the reactors, a complete automated system was developed to measure the RTD by a fluorescence technique, which had the main benefits of not being intrusive and also offered high frequency acquisition rates. The microstructured reactors were fabricated in a polymeric resin, which enabled the grafting of palladium for the use of the reactors for heterogeneous catalytic reactions. Finally, a first step for the development of a complete workflow for the CFD simulation and optimization of structured reactors was presented. Furthermore, a brief presentation of the different additive manufacturing techniques and the perspectives for future applications regarding the fabrication of microstructured reactors were also presented
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Sciolla, Dominique. "Extraction liquide-liquide sous champ électrique. Contacteur à électrodes externes." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 1987. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00845426.
Анотація:
Après avoir présenté leurs mécanismes de fonctionnement et les domaines auxquels elles s'appliquent, nous classons les colonnes d'extraction liquide-liquide sous champ électrique en trois catégories. La critique de ces appareils nous amène à concevoir un contacteur pourvu d'électrodes isolées des fluides par un revêtement diélectrique et alimenté par un générateur haute tension de fréquence ajustable. - Etude hydrodynamique : - La mesure de rétention en phase dispersée permet d'analyser le fonctionnement du contacteur, qui atteint le régime de dispersion électrostatique à 4 kilovolts par centimètre. Nous démontrons les points suivants : - Le revêtement d'électrodes introduit une atténuation du champ croissante avec la conductivité de la phase pour disperser le milieu diphasique. - La fréquence n'influe pas sur la rétention. - Nous caractérisons l'écoulement des phases, en analysant la distribution des temps de séjour, grâce à une technique de traçage par un colorant soluble dans la phase continue organique : La dispersion électrostatique assure la minimisation des phénomènes de remélage. - Comportement électrique : - Le contacteur est équivalent à une capacité, dont la valeur reflète le niveau de rétention en phase dispersée. - Transfert de matière : - Pour une goutte isolée à laquelle on applique une sollicitation périodique au moyen d'un champ pulsé, le gain enregistré n'est significatif qu'aux faibles diamètres. Il apparaît peu au niveau du contacteur. - En régime de dispersion électrostatique le contacteur atteint des temps d'étages très réduits. La fréquence à une influence notable. Le nombre d'unités de transfert pouvant doubler entre 50 et 800 Hertz. L'efficacité globale est liée à l'aire d'échange ainsi qu'à la rapidité des cycles de rupture-coalescence.
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Arellano, Salazar Marcela Patricia. "Caractérisation expérimentale et modélisation de systèmes multiphasiques au cours du procédé de congélation à l’échelle pilote : Application à la fabrication de sorbets dans des échangeurs à surface raclée." Thesis, Paris, AgroParisTech, 2012. http://www.theses.fr/2012AGPT0088/document.
Анотація:
La congélation partielle du mix dans un échangeur de chaleur à surface raclée (ECSR)est l'étape la plus critique dans la fabrication d'un sorbet, car c'est la seule étape où de nouveaux cristaux de glace se forment; par la suite ces cristaux ne font que grossir. L'objectif principal est de produire un grand nombre de cristaux les plus petits possibles afin d'obtenir une texture onctueuse. Pendant le procédé de congélation, le produit est soumis à des interactions couplées d'écoulement du fluide, de transfert de chaleur, de changement de phase et de cisaillement. Ces interactions sont déterminées par les conditions opératoires du procédé de congélation et affectent l'évolution de la distribution de taille des cristaux de glace, ainsi que la texture finale du produit. Ce travail présente la caractérisation expérimentale et la modélisation du procédé de congélation d'un sorbet. La congélation du sorbet à été effectuée dans un ECSR à l'échelle pilote. L'objectif principal de ce travail est l'étude de l'influence des conditions opératoires du procédé de congélation sur les caractéristiques finales du produit: distribution de taille de cristaux de glace, température du produit, fraction volumique de glace et viscosité apparente. Le comportement de l'écoulement du produit dans l'ECSR a été caractérisé par une étude expérimentale et une modélisation de la distribution du temps de séjour (DTS). Une approche de modélisation de la cristallisation de la glace couplant le modèle de DTS avec des équations de transfert de chaleur et de bilan de population des différentes classes de taille de cristaux a été développée. À partir d'une première estimation des paramètres, le modèle de cristallisation prédit de façon satisfaisante les tendances expérimentales et donne un bon aperçu de l'évolution de la distribution de taille des cristaux de glace au cours du procédé de congélation dans l'ECSRThe partial freezing of the mix inside the scraped surface heat exchanger (SSHE) is the most critical step in sorbet manufacturing, since it is the only stage where new ice crystals are produced; further in the process these ice crystals will only grow. The main objective of the freezing process is to form the smallest possible ice crystals, so as to assure a smooth texture in the final product. During the freezing process the product is subjected to coupled interactions of fluid flow, heat transfer, ice phase change and shear. These interactions are determined by the freezing operating conditions and affect the evolution of the ice crystals size distribution (CSD) and the final texture of the product. This work presents the experimental characterization and the modelling of the initial freezing process of a sorbet. The freezing of sorbet was carried out in a SSHE at the pilot scale. The main objective of this work was the study of the influence of the freezing operating conditions on the final product characteristics: ice CSD, product temperature, ice volume fraction, apparent viscosity. The product flow behaviour in the SSHE was characterized by an experimental and modelling study of the residence time distribution (RTD) of the product. An ice crystallization modelling approach, taking into account the coupling of an empirical RTD model with heat transfer equations and a population balance of the different ice crystal size classes was developed. With a first set of estimated parameters, the ice crystallization model predicts satisfactorily the experimental trends, and made it possible to have an insight on the evolution of ice CSD during the freezing process in the SSHE
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Bendounan, Rachid. "Hydrodynamique et performances d'un décanteur primaire de station d'épuration des eaux usées urbaines." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://www.theses.fr/1995INPL048N.
Анотація:
Bien que le principe de la décantation soit connu depuis fort longtemps, il devient très complexe dans le cas de la décantation primaire des eaux usées du fait de la variabilité des débits et flux polluants de l'alimentation, de la nature organique et minérale des particules ainsi que de leur grande étendue granulométrique. Le présent travail tente de prendre en compte ces différents facteurs à l'aide de mesures effectuées directement sur un site réel. Une modélisation complète de l'hydrodynamique du décanteur primaire est élaborée à partir de la mesure de la distribution des temps de séjour du liquide en son sein. Ce modèle présente de bonnes possibilités prédictives des performances de l'ouvrage. Un simulateur fonctionnel du décanteur primaire est ensuite mis au point: de conception très simple, il permet effectivement, à l'échelle du laboratoire et après ajustement de quelques paramètres, de simuler le fonctionnement du décanteur primaire de la station
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Coutu, Arnaud. "Conception de réacteurs de laboratoire et développement d’approches numériques pour l’optimisation du procédé de méthanisation en voie solide et discontinu : plans d’expériences mixtes et bootstrapping, modélisation couplée hydrodynamique et biochimique." Thesis, Compiègne, 2021. http://www.theses.fr/2021COMP2616.
Анотація:
Ce travail de thèse a pour ambition d’apporter des solutions et des perspectives innovantes aux travaux de recherche actuels sur la méthanisation en voie solide, en s’appuyant sur les outils numériques. Les livrables de cette thèse s’organisent en « boîte à outils numériques » pour l’ingénieur, le chercheur et l’exploitant d’installation. Tout comme la boîte à outils de l’ouvrier, ils se structurent en plusieurs parties représentant les trois principales applications du numérique pour la méthanisation : l’optimisation, la caractérisation hydrodynamique et la modélisation. Le lien entre ces parties s’articule naturellement autour d’une approche systémique identifiant les échanges entre chacune de ces parties afin d’en former une solution complète dépassant leur somme. Ce travail a été réalisé autour de deux substrats : le fumier bovin pailleux et la tonte d’herbe, mais a été réalisé dans un esprit de transposition à tout autre substrat. La première étape de ce travail a été la conception des réacteurs et compteurs de gaz permettant de réaliser chacune des parties ultérieures à moindre coût. Ce matériel a été conçu par ordinateur après avoir déterminé les caractéristiques nécessaires par le calcul. La seconde étape a été d’utiliser une approche différente des plans d’expériences afin d’accroître l’efficacité des optimisations réalisées à l’aide de cet outil. Cette approche permet d’optimiser à la fois la composition de chaque substrat et la valeur de différents paramètres opératoires en un seul plan d’expériences combinant plans factoriels et plans de mélanges. L’outil du Bootstrapping a été également utilisé afin de minimiser les expériences réalisées en conservant la même significativité des résultats obtenus. Dans cette étude, la composition de deux substrats et deux paramètres opératoires ont été étudiés pour maximiser la production de méthane : la composition en fumier bovin et en tonte d’herbe, l’immersion du massif solide et la fréquence de recirculation de la phase liquide. La problématique de percolation est également un sujet d’étude : à quoi cela sert-il d’optimiser les paramètres opératoires si la phase liquide ne peut percoler au sein du massif solide ? La troisième étape de ce travail réside dans l’étude de l’écoulement de la phase liquide au sein d’un massif en conditions de codigestion en fonction de sa composition et de sa stratification. Cette étape permet de fournir des paramètres caractéristiques de l’écoulement, de proposer une nouvelle approche de la stratification et de mettre en évidence l’effet de la codigestion sur l’évolution des microporosités et macroporosités. Enfin, l’impact de l’évolution des microporosités et macroporosités sur la biologie a été injecté dans un modèle à un seul substrat afin de fournir un outil de compréhension du phénomène et un premier pas vers la prédiction du phénomène. L’ensemble de cette démarche permet donc d’optimiser les paramètres opératoires, de s’assurer de l’aspect fonctionnel d’une expérience et de proposer un modèle de compréhension globalisant les connaissances. Ce n’est pas une solution définitive mais une solution à étayer, tout comme la boîte à outils se renouvelle en outils toujours plus performantsThis work aims to provide innovative solutions and perspectives to the current research work on solid state anaerobic digestion, using digital tools. The deliverables of this study are organized into a “digital toolbox” for engineers and researchers. Like the worker’s toolbox, this solution consists of several sections representing the three main digital applications for anaerobic digestion: optimization, hydrodynamics and modeling. Each part is linked with others to build a systemic approach identifying exchanges between them in order to form a complete solution exceeding the sum of its parts. This work was carried out around two substrates: straw cattle manure and damp grass. It was however designed to be transposed to any substrates. The first step in this work was the reactors and gas counters conception to perform each of these steps at lower cost. This equipment was computer-aided designed after the characteristics were determined by calculation. The second step was to determine a different approach from experimental designs to increase the optimization efficiency using this tool. This method allows tooptimize both the composition of each substrate and the different operating parameters values in a single experimental design combining factor design and mix design. The bootstrapping tool is also used to minimize the number of experiments while maintaining the results significance. In this study, the two substrates composition and two operating parameters were studied to maximize methane yield. The two substrates were cattle manure and damp grass, and the two studied parameters were immersion of the substrates and recirculation frequency of the liquid phase. The percolation is also a study subject: what is the purpose of optimizing the operating parameters if the liquid phase cannot percolate within the solid part? Therefore, the third step of this work is to study the liquid phase flow within the solid part under codigestion conditions according to its composition and stratification. This step allows to provide the flow characteristic parameter to propose a new stratification approach and to highlight the codigestion effect on the microporosity and macroporosity evolution. Finally, the microporosity and macroporosity evolution impact on biology was modeled in a single substrate model to provide an understanding tool and a first work step on a prediction tool integrating these phenomena. The whole study allows to optimize the operating parameters, to ensure the functional aspect of an experiment and bring forward an understanding model of porosities evolution. It is not a definitive solution but a solution to substantiate, just as the toolbox is continuously renewed in innovative and more efficient tools
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Arellano, Salazar Marcela Patricia. "Caractérisation expérimentale et modélisation de systèmes multiphasiques au cours du procédé de congélation à l'échelle pilote : Application à la fabrication de sorbets dans des échangeurs à surface raclée." Phd thesis, AgroParisTech, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-01059043.
Анотація:
La congélation partielle du mix dans un échangeur de chaleur à surface raclée (ECSR)est l'étape la plus critique dans la fabrication d'un sorbet, car c'est la seule étape où de nouveaux cristaux de glace se forment; par la suite ces cristaux ne font que grossir. L'objectif principal est de produire un grand nombre de cristaux les plus petits possibles afin d'obtenir une texture onctueuse. Pendant le procédé de congélation, le produit est soumis à des interactions couplées d'écoulement du fluide, de transfert de chaleur, de changement de phase et de cisaillement. Ces interactions sont déterminées par les conditions opératoires du procédé de congélation et affectent l'évolution de la distribution de taille des cristaux de glace, ainsi que la texture finale du produit. Ce travail présente la caractérisation expérimentale et la modélisation du procédé de congélation d'un sorbet. La congélation du sorbet à été effectuée dans un ECSR à l'échelle pilote. L'objectif principal de ce travail est l'étude de l'influence des conditions opératoires du procédé de congélation sur les caractéristiques finales du produit: distribution de taille de cristaux de glace, température du produit, fraction volumique de glace et viscosité apparente. Le comportement de l'écoulement du produit dans l'ECSR a été caractérisé par une étude expérimentale et une modélisation de la distribution du temps de séjour (DTS). Une approche de modélisation de la cristallisation de la glace couplant le modèle de DTS avec des équations de transfert de chaleur et de bilan de population des différentes classes de taille de cristaux a été développée. À partir d'une première estimation des paramètres, le modèle de cristallisation prédit de façon satisfaisante les tendances expérimentales et donne un bon aperçu de l'évolution de la distribution de taille des cristaux de glace au cours du procédé de congélation dans l'ECSR.
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Cavailles, Fanny. "Génération par enrobage à sec de particules composites à propriétés d'usages contrôlées." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2016. http://www.theses.fr/2016EMAC0018/document.
Анотація:
L’enrobage à sec par action mécanique permet de formuler des particules composites dont les fonctionnalités et les propriétés physiques, comme l’écoulement, sont améliorées et cela sans l’ajout de solvant ou de liant. Actuellement la plupart des procédés d’enrobage à sec sont conduits en mode discontinu. L’objectif de ce travail est donc de développer et d’étudier une opération d’enrobage à sec par un procédé continu innovant, une extrudeuse bi-vis corotative sans filière, constituant une rupture technologique dans son domaine. Dans le cadre de ce travail, des sphères de cellulose microcristalline, appelées particules hôtes sont enrobées avec soit des talcs de différentes granulométries soit du stéarate de magnésium, nommées particules invitées. Dans un premier temps, le comportement des particules hôtes est étudié dans le procédé. Les particules sorties du procédé sont analysées par microscopie électronique à balayage, par granulométrie laser et par voluménométrie. Pour la configuration de vis présentant que des éléments de transport, la vitesse de rotation des vis (25 à 200 rpm) et le débit d’alimentation (0,5 à 2 kg/h) choisis influencent le taux de remplissage dans le fourreau, et pour un taux supérieur à environ 14 % : la quantité de particules endommagées est négligeable. Un taux de remplissage faible favorise les frictions particules-particules ou particules-métal au niveau de l’entrefer. L’ajout de zones de mélanges dans la configuration des vis accentue ce phénomène de brisure par l’augmentation des contraintes de cisaillement. Par ailleurs, des masses retenues de la poudre dans le fourreau évoluent linéairement en fonction de la masse de poudre transportée en un tour de vis pour différentes configurations de vis. Ces relations laissent penser à l’existence d’un volume mort. Les mesures de distribution de temps de séjour mettent en évidence par l’application d’un modèle d’association de réacteurs idéaux, la présence d’écoulement piston et d’un volume mort. Dans un second temps, la faisabilité d’une opération d’enrobage à sec par le procédé étudié est analysée. Une couche d’enrobage continu de talc modifiant le comportement hydrophile des particules hôtes, est obtenue pour une vitesse de rotation de vis de 50 rpm et une configuration de vis cisaillante. Le type de particules invitées influence la morphologie de la couche d’enrobage : de type film avec le stéarate de magnésium et de type discret avec le talc micronisé. Néanmoins les propriétés de taille, d’écoulement, de compressibilité des particules composites sont semblables à celle des particules hôtes, seule la propriété de mouillabilité est modifiée. La présence de stéarate de magnésium diminue le temps de séjour des particules dans le procédé grâce à son caractère lubrifiantDry particle coating with mechanical action allows the production of composite particles whose functionalities and physical properties, such as flowability, are improved thanks to the absence of solvent or binder. Currently, most of dry particle coating processes are carried out in a discontinous mode. The objective of this work is thus to develop and study a dry particle coating operation with a continuous innovative process, twin screw co-rotating extruder without die, constituting a technological rupture in this application field. For this, spherical particles of microcristalline cellulose, as host particles, are coated with either talc particles of two sizes or magnesium stearate particles (MgSt), as guest particles. Firstly, the host particles behaviour is studied in the process. The exiting particles are analyzed by scanning electronic microscopy, laser granulometry and tapping test. Regarding the transport configuration, the chosen screw speed (between 25 an 200 rpm) and the feed rate (between 0.5 and 2 kg/h) have an important influence on the filling level in the barrel. For a filling level superior to approximatly 14 %, the quantity of broken particles is not significant. A low filling level facilitates the particle-particle or particle-metal friction in the barrel gap. When more mixing zones are added to the screw configuration, the shear stresses increase and, therefore, the breakage particle phenomenon becomes more prominent. Futhermore, the retained powder mass increases linearly when the transported mass in one screw turn increases for all the screw configurations. These evolutions suggest the existence of a dead volume. The residence time distribution mesurements highlight, thanks to the application of flowing model, the presence of plug-flow and a dead volume. Secondly, the feasibility of using the process for dry particle coating is analyzed. A continuous coating layer of talc modifiying the hydrophilic behaviour of the host particles is obtained for a low screw rotation speed (50 rpm) and a screw configuration with one mixing zone. The type of guest particles influence the morphology of the coating layer: film layer with the MgSt particles and discontinous layer with the micronized talc. However, size, flow and compressibility of the coated particles are similar to the ones of the initial host particles, only the wettability properties are modified. The presence of MgSt decreases the particle mean residence time in the process thanks to its lubricant action
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Fasol, Christian. "Hydrodynamique et transfert de chaleur dans un mélangeur statique Sulzer SMX avec des fluides rhéologiquement complexes." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://www.theses.fr/1995INPL031N.
Анотація:
Les mélangeurs statiques sont, grâce à leurs multiples avantages, de plus en plus utilisés dans l'industrie, en particulier lorsque les procédés font intervenir des fluides rhéologiquement complexes. Cette utilisation est cependant essentiellement basée sur l'empirisme et le savoir-faire. Nous avons étudié l'hydrodynamique, via la distribution des temps de séjour (DTS) et la perte de charge, et le transfert de chaleur, éventuellement couplés dans un type de mélangeur particulièrement adapté aux fluides visqueux: le mélangeur statique Sulzer SMX. Nous proposons un modèle de DTS basé sur l'association en parallèle pour chaque élément de mélangeur statique d'un écoulement piston et d'un réacteur parfaitement agité ; les deux paramètres à ajuster de ce modèle sont des fonctions d'un nombre de Reynolds généralisé qui tient compte de la rhéologie des fluides qui circulent dans le mélangeur. Nous proposons une corrélation pour le facteur de frottement en fonction de ce même nombre de Reynolds généralisé ; cette corrélation est valable qu'il y ait ou non couplage avec le transfert de chaleur. Le transfert de chaleur a été étudié de deux façons. D’une part par une approche globale et d'autre part par une approche prenant en compte l'hydrodynamique dans le mélangeur statique (connaissance de la DTS). Les corrélations obtenues concernant le coefficient de transfert de chaleur sont tout à fait comparables. Ce travail a été complété par deux études préliminaires: l'une a montré qualitativement l'efficacité du mélangeur à disperser du gaz dans des milieux rhéologiquement complexes ; l'autre a mis en évidence le caractère chaotique du mélange dans ce type de mélangeur
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Dehghani, Kiadehi Atena. "Development of a new technique for determining the RTD of a dispersed solid phase and its application in a deep fluidized bed." Thesis, Compiègne, 2019. http://www.theses.fr/2019COMP2491.
Анотація:
L'objectif de cette thèse est le développement d’une nouvelle technique expérimentale de détermination de la distribution des temps de séjour (DTS) des particules solides dans les enceintes de manutention et de transformation de solides particulaires ainsi que le développement d’un modèle. Dans un premier temps, une nouvelle méthode optique a été développée pour mesurer la DTS des particules. Les expériences sont réalisées avec le carbure de silicium (SiC) et le pigment phosphorescent (Lumilux® Green SN-F50 WS) a été utilisé en tant que traceur. Une étude expérimentale préliminaire a été réalisée dans un lit fluidisé bouillonnant simple afin de valider la méthodologie proposée de mesure de la DTS. Dans un deuxième temps, la technique développée de la mesure de concentration a été appliquée à la détermination de la DTS dans un lit fluidisé profond. Les courbes de la DTS des particules sont déterminées expérimentalement dans différentes conditions opératoires. Dans un troisième temps, un modèle basé sur une combinaison de réacteurs idéaux est proposé pour prédire la DTS des particules du lit fluidisé étudié. Les valeurs de sortie prédites sont ensuite comparées aux données expérimentales pour l’ajustement du modèleThe aim of the present thesis is to develop a novel experimental technique for determining the residence time distribution (RTD) of solid particles in solid unit operations as well as model development. Initially, a novel optical method was developed to measure the particle RTD. Experiments are carried out with Silicon Carbide (SiC) and the pigment phosphorescent (Lumilux® Green SN-F50 WS) as tracer particle. A preliminary experimental study was conducted in a simple bubbling fluidized bed in order to validate the proposed RTD measurement methodology. In the second step, the developed technique of the concentration measurement was applied to measure the RTD of a deep fluidized bed. The particle RTD curves are determined experimentally in different operating conditions. Finally, a model consisting of the combination of the ideal reactors is proposed to predict the particle residence time distribution in the studied fluidized bed. The predicted output values are then compared with the experimental data to establish a good model fitting data
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Fel, Elie. "Mise en oeuvre de mélanges de polyoléfines compatibilisées par ajout de copolymères ou à l'aide d'irradiation gamma : Caractérisation d'espèces réactives par Résonance Paramagnétique Electronique (RPE)." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0049/document.
Анотація:
Des procédés innovants basés sur l’extrusion à haute vitesse et l’irradiation sous rayonnement γ, ont été étudiés en vue d’améliorer la compatibilisation de deux polyoléfines non miscibles : le polypropylène PP et le polyéthylène PE. Dans un premier temps, l’étude de la distribution des temps de séjour de polypropylènes dans l’extrudeuse à haute vitesse a été réalisée. L’impact des conditions opératoires (débit et vitesse de rotation des vis) ainsi que l’impact du profil de vis et de la viscosité du polypropylène d’étude ont été mis en avant. Certains résultats expérimentaux sont souvent en accord avec ceux du logiciel de simulation d’extrusion bi-vis Ludovic, bien qu’il puisse y avoir des écarts pour les hautes vitesses de rotation des vis. Dans un deuxième temps, une fois l’écoulement caractérisé, nous avons réalisé des mélanges PP/PE, les paramètres qui ont varié sont la quantité d’énergie apportée durant le mélange (vitesse de rotation des vis) ainsi que la présence ou non de copolymère préformé et le type d’atmosphère utilisée durant l’extrusion. Faire varier le taux de cisaillement ne permet pas la modulation des propriétés finales du mélange surtout lorsque l’on extrude sous atmosphère inerte. L’utilisation de copolymère préformé, de type éthylène-octène, permet d’améliorer considérablement les propriétés de notre mélange en créant une interphase "cœur-couronne" entre la matrice PP, le compatibilisant et la phase dispersée PE. Pour terminer, une étape d’irradiation γ a été ajoutée au procédé de mise en œuvre classique de nos mélanges. En première partie de cette étude, la simulation de spectres RPE a permis d’identifier et quantifier les différentes espèces radicalaires créées. Dans la deuxième partie, l’influence de la place de la séquence d’irradiation a été étudiée : avant extrusion, entre extrusion et injection, après injection et avant recuit. Les meilleures améliorations ont été obtenues lorsque l’irradiation est suivie d’un traitement thermique. En conclusion, il est possible d’améliorer la compatibilité d’un mélange PP/PE en jouant essentiellement sur l’ordre des étapes de production sans avoir à modifier la formulation de ce dernierInnovative processes, based on high shear twin screw extrusion and γ-irradiation, have been used to increase the compatibility of two immiscible polyolefins: polypropylene PP and polyethylene PE. In a first part, the residence time distribution of polypropylenes in the twin screw extruder (TSE) has been investigated. The impact of the processing conditions (throughput and screw rotation speed), the screw profile and the polypropylene viscosity were underlined. Some of the experimental results are often in good agreement with those predicted by simulation software of twin screw extrusion (Ludovic), except for some experiments at high screw rotation rates. In a second part, once polymer flow was characterised in the TSE, we realized PP/PE blends. The impact of the mechanical energy (screw rotation speed), the presence or absence of copolymers and the nature of the extrusion atmosphere were analysed. Using high shear rate does not allow modulating the final properties of the blends particularly once inert atmosphere is used. The use of ethylene-octene copolymers increases significantly the final properties of the PP/PE blends by creating a “core-shell” morphology between the PP matrix, the copolymer and the PE dispersed phase. To finish, a γ-irradiation process step has been added to the classical processing of PP/PE blends. In a first part of this study, the simulations of ESR spectra have permitted to identify and quantify the different radicals created. In a second part, the sequence order of the γ-irradiation has been investigated: before extrusion, between extrusion and injection, and after injection followed by a thermal treatment. The best results were obtained once γ-irradiation is followed by a heat treatment. As a conclusion, the compatibility of immiscible polyolefins can be improved only by changing the order of the different processing steps without changing the formulation
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Xie, Xiaomin. "Investigation of Local and Global Hydrodynamics of a Dynamic Filtration Module (RVF Technology) for Intensification of Industrial Bioprocess." Thesis, Toulouse, INSA, 2017. http://www.theses.fr/2017ISAT0020/document.
Анотація:
Cette thèse porte sur la compréhension et le contrôle des interactions dynamiques entre les mécanismes physiques et biologiques en considérant un procédé alternatif de séparation membranaire pour les bioprocédés industriels. L’objectif premier est un apport de connaissances scientifiques liées à la maîtrise de la bioréaction en considérant l'hydrodynamique complexe et les verrous rétention-perméation. Une technologie de filtration dynamique, appelée Rotating and Vibrating Filtration (RVF), a été spécifiquement étudiée. Elle se compose de cellules de filtration en série comprenant deux membranes circulaires planes fixées sur des supports poreux au voisinage d'un agitateur à trois pales planes attachées à un arbre central. Ce dispositif mécanique simple fonctionne en continu et génère une contrainte de cisaillement élevée ainsi qu'une perturbation hydrodynamique dans un entrefer étroit (pale-membrane). Les verrous scientifiques et techniques qui motivent ce travail, sont la caractérisation et la quantification (i) des champs de vitesse locaux et instantanés, (2) des contraintes pariétales de cisaillement à la surface de la membrane et (3) l'impact mécanique sur les cellules microbiennes.Dans ce but, des expériences et des simulations numériques ont été réalisées pour étudier l'hydrodynamique à des échelles globales et locales, en régimes laminaire et turbulent avec des fluides newtoniens dans des environnements biotique et abiotique. Pour l'approche globale, la distribution des temps de séjour (RTD) et le bilan thermique ont été réalisés et comparés aux précédentes études globales (courbes de consommation de puissance et de frottement). Une étude analytique des fonctions de distribution a été effectuée et les moments statistiques ont été calculés et discutés. Une analyse systémique a été utilisée pour décrire les comportements hydrodynamiques du module RVF. En combinant la simulation des écoulements (CFD) et les observations (RTD), les conditions et les zones de dysfonctionnement des cellules de filtration sont éclairées. Pour l'approche locale, la vélocimétrie laser (PIV) a été réalisée dans les plans horizontaux et verticaux et comparée à la simulation numérique (CFD). Une étude préliminaire basée sur une synchronisation entre la prise d’image et la position de l’agitateur (résolution angulaire) a permis d’accéder aux champs de vitesse moyens. Une campagne de mesure PIV a été réalisée sans synchronisation afin d’appliquer une décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD) pour 'identifier les composantes moyennes, organisées et turbulentes des champs de vitesse (énergie cinétique). Pour l'application aux bioprocédés, un travail exploratoire a caractérisé l'effet de la filtration dynamique sur des cellules procaryotes (E. coli) en quantifiant l'intégrité cellulaire ou leur dégradation en fonction du temps et de la vitesse de rotationThis thesis focuses on the understanding and the control of dynamic interactions between physical and biological mechanisms considering an alternative membrane separation into industrial bioprocess. It aims to carry scientific knowledge related to the control of bioreaction considering complex hydrodynamics and retention-permeation locks specific to membrane separation. A dynamic filtration technology, called Rotating and Vibrating Filtration (RVF), was investigated. It consists of filtration cells in series including two flat disc membranes fixed onto porous substrates in the vicinity of a three-blade impeller attached to a central shaft. This simple mechanical device runs continuously and generates a high shear stress as well as a hydrodynamic perturbation in the narrow membrane-blade gap. Several scientific and technical locks motivating this work are to characterize and to quantify (i) the velocity fields locally and instantaneously, (2) the shear stresses at membrane surface and (3) the mechanical impact on microbial cells.To this end, experiments and numerical simulations have been performed to investigate the hydrodynamics at global and local scales under laminar and turbulent regimes with Newtonian fluids under biotic and abiotic environment. For global approach, investigation of Residence Time Distribution (RTD) and thermal balance was carried out and compared to the previous global study (power consumption and friction curves). Analytical study of distribution functions was conducted and statistical moments were calculated and discussed. A systemic analysis was used to describe the hydrodynamic behaviors of the RVF module. Combining Computational Fluid Dynamics (CFD) and RTD observations, it leads to demonstrate dysfunctioning conditions and area. For the local approach, Particle Image Velocimetry (PIV) was be carried out in both horizontal and vertical planes and compared to CFD simulation. PIV preliminary study was conducted with a trigger strategy to access through angle-resolved measurements to an averaged velocity field. PIV further study were performed with a non-trigger strategy and applied to Proper Orthogonal Decomposition (POD) analysis in order to identify the coherent structure of the flow by decomposing the organized and turbulent fluctuations. For the bioprocess application, an exploratory work characterized the effect of Dynamic Filtration on prokaryote cell population (Escherichia coli) by quantifying cell integrity or damage as a function of time and rotation speed during filtration process in turbulent regime
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Pham, Viet-Hung. "On the distribution of the maximum and the sojourn time of stationary centered Gaussian fields." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2040/.
Анотація:
Dans cette thèse, nous étudions les propriétés de la surface d'un champ aléatoire. Plus précisément, nous nous intéressons à la loi du maximum d'un champ gaussien centré stationnaire et au volume de l'ensemble d'excursion (le temps de séjour). Nous améliorons la "méthode des records" en dimension 2 et la prolongeons à dimension 3 pour donner des bornes supérieures pour la queue de la distribution du maximum. Nous donnons aussi la formule asymptotique de cette queue en dimension 2. Il y a une correspondance entre la formule asymptotique et les coefficients de la formule de Steiner du domaine considéré. Il s'agit d'une prolongation du résultat de Adler. Nous étudions la vitesse de convergence dans le théorèmes de la limite centrale pour le temps de séjour dans deux cas: à niveau fixe et à niveau variableIn this thesis, we study the properties of the paths of random fields. More precisely, we are interested in the distribution of the maximum of stationary centered Gaussian field and the volume of the excursion set (sojourn time). We extend slightly the "record method" in dimension 2 and develop it in dimension 3 to give an upper bound for the tail of the distribution of the maximum. We also give an asymptotic formula for this tail in dimension 2. There is a correspondence between the asymptotic formula and the coefficients of the Steiner formula of the domain considered. This can be viewed as an extension of some results of Adler. We study the rate of convergence of the central limit theorems of the sojourn time in both cases: fixed and moving level
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Fairhurst, Peter Gaskell. "Contribution à l'étude de l'écoulement de grosses particules à forte concentration en solide en milieu non-newtonien." Compiègne, 1998. http://www.theses.fr/1998COMP1155.
Анотація:
Les procédés aseptiques sont appliqués avec réussite aux liquides et produisent des aliments stériles et de bonne qualité. Il reste cependant plusieurs problèmes pour l'application de cette même technologie aux produits biphasiques. En général, les écoulements solide-liquide sont constitues de particules de masse volumique proche de celle du fluide porteur, et d'un diamètre de l'ordre d'un centimètre dans un fluide non-newtonien. Cependant, un manque de connaissances sur ces écoulements pousse souvent les auteurs à formuler une hypothèse trop sévère. Le produit est donc stérile mais d'une qualité médiocre. La recherche sur des technologies alternatives qui donneraient un produit stérile de bonne qualité est encouragée par les industries alimentaires. Dans ce travail, nous avons mené une étude expérimentale sur l'écoulement des mélanges solide - liquide contenant de grosses particules à forte teneur en solide, dans des conduites verticales et horizontales. En utilisant des capteurs à effet hall, et une méthode visuelle, nous avons mesuré les distributions de temps de passage (dtp) des particules. Les conditions expérimentales utilisées étaient : particules de deux tailles (d* = 0. 1 & 0. 2), mélanges de concentration en solide entre 20% et 50% v/v, et de vitesse moyenne entre 70 et 230 mm/s, et fluides porteurs de trois viscosités (30 - 400 mpa s). Les trajectoires individuelles des particules ont été mesurées à l'aide d'un appareil photo positronique. Enfin, les comportements des particules alimentaires modelées et réelles ont été comparés pour un pilote de chauffage ohmique. Les résultats montrent que la dtp peut avoir différentes formes selon le type d'écoulement dans la conduite. Quatre formes de dtp ont été identifiées. Nous avons étudié le temps de passage minimum et maximum, et trouve qu'en général la concentration en solide influençait d'une manière prépondérante ces paramètres, par rapport aux autres variables expérimentales. Nous avons conçu un modèle mathématique d'écoulement. Ce modèle prédit précisément le temps de passage minimal et la forme de la dtp pour toutes les concentrations en solide utilisées. Les données de ce travail seront très utiles dans l'industrie alimentaire, pour l'optimisation et la conception d'installations.
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Caldas, Pereira Silveira Arlan. "Caractérisation expérimentale et comportement de constituants protéiques et minéraux laitiers en concentration sous vide." Thesis, Rennes, Agrocampus Ouest, 2015. http://www.theses.fr/2015NSARB269/document.
Анотація:
Les évaporateurs à flot tombant (EFT) sont largement utilisés dans les industries chimiques, de la réfrigération, du raffinage du pétrole, et alimentaires. Dans l'industrie laitière, les EFT sont appliqués pour la concentration de solutions avant l'étape de séchage. Malgré l'importance économique du procédé d'évaporation sous vide dans la fabrication de produits laitiers déshydratés, la connaissance du procédé est essentiellement empirique. Des recherches visant à améliorer l'efficacité du procédé sont donc nécessaires. L'objectif de ce projet de doctorat est de caractériser expérimentalement un EFT lors de la concentration de produits laitiers, par des approches thermo et hydro-dynamiques, afin d'étudier les interactions entre les propriétés des produits et les paramètres opérationnels. Un évaporateur à flot tombant, simple effet, à l’échelle pilote, qui décrit le même processus que celui à l'échelle industrielle, d'un point de vue hydrodynamique, a été instrumenté et utilisé pour établir les bilans massiques et énergétiques. La capacité évaporatoire et le coefficient global de transfert de chaleur ont été calculés à partir des données expérimentales. Une méthodologie pour la détermination expérimentale des fonctions distribution des temps de séjour (DTS) a été développée. En effet, les fonctions de DTS fournissent des informations essentielles sur l'écoulement des produits lors de la concentration dans un EFT. L'augmentation de la concentration, du débit massique et de la distance parcourue par le produit entraîne une augmentation de la dispersion des particules dans le flux. Ces fonctions ont été modélisées par une combinaison de réacteurs en cascade, parfaitement agités. D’après l'interprétation de ce modèle, deux flux, un principal et un secondaire, correspondant à deux couches superposées de produit circulant à travers des tubes d'évaporateur, a été proposé. La méthodologie développée pour le calcul des fonctions de DTS a été appliqué pour la concentration de produits laitiers (lait écrémé, lactosérum doux et acide). Par la suite, l'étude a été étendue à la formation de l'encrassement pendant la concentration par évaporation sous vide. Il a été montré que le temps de séjour moyen était plus sensible pour identifier l'encrassement que le coefficient global de transfert de chaleur et la capacité évaporatoire. Ainsi, cette étude a souligné le rôle crucial de l’importance de la caractérisation des EFT sous vide afin d’en améliorer leurs performances et la qualité des produits qui en sont issuFalling film evaporators (FFE) are widely used in the chemical, refrigeration, petroleum refining, desalination and food industries. In the dairy industry FFE is applied for the concentration of solutions prior to the drying step. Despite the economic importance of the vacuum evaporation process in the manufacture of dairy dried products, the knowledge about the process is mostly empirical. Research aiming to improve the efficiency of the process is therefore necessary. The objective of this PhD project was to characterize experimentally a FFE during the concentration of dairy products by means of thermodynamic and hydrodynamic approaches, in order to study the interactions between the products properties and the operating parameters. A pilot-scale, single-stage falling film evaporator that describes the same process as that of an industrial scale from a hydrodynamic point of view was instrumented and used to establish the mass and energy balances. The evaporation rate and the overall heat transfer coefficient were calculated from the experimental data to follow up the process. A methodology for the determination of the experimental residence time distribution (RTD) functions was developed. RTD functions provide global information about the flow of the products during concentration in a FFE. Increasing of the concentration of skim milk, mass flow rate and the distance covered by the product resulted in an increase in the dispersion of the products particles. The experimental RTD functions were modelled by a combination of two perfectly mixed reactor tanks in series. From the interpretation of this model, two different flows, a main and a minor flow, were identified. The RTD methodology developed on skim milk was applied to sweet whey and lactic acid whey and the study was extended to the formation of fouling during a 5-hour concentration. The mean residence time was more sensitive to identify fouling than the overall heat transfer coefficient and the evaporation rate. This study emphasized the crucial role of process characterization to improve the performance of FFE and product quality
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Varinot, Christelle. "Contrôle de la distribution granulométrique en broyage fin continu." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL109N.
Анотація:
Compte tenu des exigences de plus en plus draconiennes sur la qualité des poudres utilisées dans l'industrie pharmaceutique, les cosmétiques, les céramiques etc qui doivent être de plus en plus fines avec des diamètres moyens précis, le contrôle de la distribution granulométrique dans les opérations de réduction de taille est devenu une préoccupation majeure. Dans ce travail de thèse qui porte sur l'étude du broyage du carbone dans un broyeur à billes agité humide, nous nous sommes donc attachés à définir les conditions de fonctionnement permettant d'obtenir des produits de granulométrie déterminée. Pour cela, une étude de l'influence des paramètres opératoires sur la cinétique de fragmentation et l'écoulement à travers le broyeur a été réalisée. Elle a permis la mise au point d'un modèle du broyage continu dont les paramètres peuvent être utilisés pour calculer les fonctions de sélection et de broyage à partir desquelles il est possible d'identifier les mécanismes de fragmentation mis en jeu. Une étude par analyse d'images et des mesures de potentiel de surface et de tension superficielle ont montré qu'ils ont une influence importante sur la forme et les propriétés de surface des fragments produits. Enfin, l'allure de la distribution granulométrique du produit obtenu ne pouvant être modifiée que de façon limitée en jouant sur les paramètres opératoires du procédé de broyage, l'étude théorique d'une boucle de broyage-sélection a été réalisée et a conduit à la mise au point d'un élutriateur centrifuge permettant la récupération de la fraction fine et le recyclage en continu de la fraction grosse
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Urmès, Caroline. "Expérimentation et modélisation dynamiques de réacteurs catalytiques : vers une meilleure description du processus catalytique." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1226/document.
Анотація:
L'étude cinétique d'une réaction catalytique permet une meilleure compréhension du mécanisme réactionnel et du fonctionnement du catalyseur. Elle est nécessaire pour le dimensionnement des réacteurs et des procédés. Les modèles micro-cinétiques sont constitués d'une séquence d'étapes élémentaires sans hypothèses sur les étapes cinétiquement déterminantes. Ces modèles sont applicables sur des plages de conditions opératoires plus larges que celles des modèles plus classiques de type Langmuir-Hinshelwood (LH) ou d'Hougen-Watson. Lorsqu'ils sont implémentés dans un modèle de réacteur, ils permettent d'obtenir une plus grande précision vis-à-vis du dimensionnement du catalyseur et du réacteur. Cependant, cette approche nécessite un nombre d'expériences plus élevé pour estimer les nombreux paramètres cinétiques qui le constituent. Ce travail de thèse porte sur le développement de modèles micro-cinétiques de systèmes catalytiques en exploitant les informations obtenues lorsque le catalyseur fonctionne en régime transitoire. En effet, l'expérimentation en régime transitoire, en comparaison avec celle classiquement réalisée en régime stationnaire, permet d'accéder à plus d'informations par une meilleure sensibilisation des réactions mises en jeu. Les études cinétiques en régime permanent sont plutôt adaptées pour des modèles cinétiques globaux qui considèrent un nombre limité d'étapes cinétiquement déterminantes (en général une seule). De ce fait, la compréhension du mécanisme réactionnel [1], la connaissance du nombre de types de sites actifs mis en jeu ou encore la détermination des vitesses de réaction des étapes élémentaires restent imprécises. Afin d'accéder aux différentes vitesses de réaction des étapes élémentaires, il est nécessaire de réaliser un grand nombre d'expériences en régime permanent, ce qui est très coûteux en temps et en argent. L'expérimentation en régime transitoire est donc une alternative qui permet d'accéder à des informations cinétiques détaillées dans un délai plus rapide. Cependant, l'interprétation des expériences est plus fastidieuse puisqu'elle nécessite le développement de modèles dynamiques de réacteur. Ces études consistent à réaliser des perturbations sous forme de pulses, d'échelons ou bien d'oscillations périodiques d'un certain nombre de paramètres d'état tels que la concentration des réactifs, la pression ou encore la température. Dans ces travaux, des oscillations périodiques de concentration sont réalisées en entrée de réacteur. Ce choix permet de réaliser des variations autour de l'état stationnaire, dans des conditions proches des celles utilisées dans l'industrie. La mise en place et la validation de cette méthodologie ont été réalisées pour un système catalytique réactionnel d'intérêt industriel : l'hydrogénation sélective de l'acétylène. Cette réaction a lieu en phase gaz au contact d'un catalyseur solide et présente l'avantage de mettre en jeu peu de composés facilement analysables. Une voie importante pour la production d'éthylène est le vapocraquage. L'éthylène produit par ce procédé contient de faibles quantités d'acétylène qu'il faut éliminer car il constitue un poison pour les procédés catalytiques en aval. Cette élimination se fait par l'hydrogénation sélective de l'acétylène, en présence d'éthylène, en employant un catalyseur à base de palladium. C'est une réaction rapide dont le mécanisme réactionnel n'est pas encore complètement connu.La cinétique transitoire permet non seulement d'étudier les réactions chimiques mais également de caractériser le transport des réactifs et des produits, de l'échelle du lit catalytique à l'échelle des pores du catalyseur. Un modèle de réacteur incluant un modèle cinétique a été développé pour expliquer les données expérimentales obtenues sur un réacteur pilote. Des manipulations en régime transitoires et une modélisation dynamique de l'unité pilote incluant un modèle micro-cinétique sont réalisées [etc...]Kinetic experiments performed under stationary conditions mainly give information on the rate determining step. Numerous experiments must be done to estimate a limited number of parameters. Unsteady-state experiments, on the other hand, give more detailed information about the kinetics of the different elementary steps with a small number of experiments. In order to work under dynamic conditions, a perturbation of a process variable (concentration, pressure, temperature, etc.) is introduced at the reactor entrance (pulse, step, oscillation ...). This study explores periodic sinusoidal variations of the flow to obtain kinetics for heterogeneous catalytic processes. The kinetic information is contained in the phase lag and the gain change of the oscillations. The oscillations can be kept small and can be performed around steady-state operation, thus studying the kinetics under relevant conditions. First a model able to directly estimate the gain and phase lag has been created. Secondly, simple cases of adsorption have been performed in order to validate the model and to test the experimental set up. To finish, the approach has been applied to the selective hydrogenation of acetylene. Kinetic modeling was carried out in both stationary and dynamic conditions in order to compared the two methodologies
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"Amélioration de la connaissance des temps de séjour en réseau de distribution en vue de l'amélioration de la qualité de l'eau potable." Thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/26381/26381.pdf.