Modélisation hydrodynamique du processus de raffinage des pâtes à papier

A Hydrodynamic approach of the pulp refining

• Auteur / Autrice : Dessislava Radoslavova
• Direction : Jacques Jean Silvy, Jean-Claude Roux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert d'énergie

Viscosité

Rhéologie

Modèles mathématiques

Pâte à papier -- Raffinage

Résumé

Afin d'analyser le raffinage des pâtes à papier, un modèle hydrodynamique basé sur le système d'équations de conservation du mouvement est développé. Une solution numérique, correspondante au cas d'un raffineur semi-industriel du type pile Hollandaise Voith est ensuite obtenue. Pour valider cette approche, le raffineur est équipé de capteurs permettant d'accéder aux valeurs de l'entrefer, de la force de portance, de la force de frottement, de la vitesse tangentielle et de la température de la pâte. La validation est effectuée par des essais sur des fluides de comportement rhéologique connu: Newtoniens et Non-Newtoniens. Le fonctionnement du raffineur comprend quatre modes de fonctionnement, suivant la grandeur (entrefer, ou portance ou puissance totale ou puissance utile) qui maintenue constante pendant l'essai. La procédure de détermination de la viscosité, développée dans le cadre de la validation du modèle permet de réaliser l'étude du comportement rhéologique de la pâte à papier. Les résultats des essais ont prouvé que la pâte à papier se comporte comme un fluide rhéofluidifiant dont la viscosité dépend de l'état de raffinage de la pâte. Le concept de la viscosité apparente de la pâte à papier permet d'expliciter les phénomènes de transfert d'énergie dans l'entrefer du raffineur. Il a été démontré que le rendement énergétique du raffineur augmente lorsque la viscosité apparente de la pâte dans l'entrefer est élevée. Dans la dernière partie de cette étude, une optimisation énergétique du raffinage dans le mode de fonctionnement à portance constante a été réalisée. L'objectif de cette optimisation consiste à déterminer les conditions de fonctionnement du raffineur permettant d'obtenir les propriétés du papier souhaitées en minimisant la consommation d'énergie spécifique totale et en maximisant le rendement énergétique