Etude experimentale et numerique du sechage de particules en vapeur d'eau surchauffee

Experimental and numerical analysis of the drying of particles in superheated steam

• Auteur / Autrice : Frédéric Topin
• Direction : Lounès Tadrist
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Énergétique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de chaleur

Mécanique analytique

Vapeur d'eau

Séchage

Béton léger

Résumé

Nous presentons une analyse du sechage convectif en vapeur d'eau surchauffee d'une particule cylindrique de taille centimetrique. Nous avons instrumente des cylindres en beton cellulaire, satures d'eau par imhibition prolongee. Nous avons utilise une vingtaine de thermocouples et 10 prises de pression qui sont repartis dans la section d'etude. Nous avons effectue simultanement deux types de mesures, les unes globales: cinetique de sechage d'une particule, et les autres locales: champs de temperature et de pression, et ce, pour diverses conditions aerodynamiques (temperature 120-180c, vitesse: 2 a 8 m/s) et pour des diametres de particules allant de 3 a 10 centimetres. Nous avons mis en evidence des surpressions importantes au sein de la particule en debut de sechage. Elles se traduisent par un effet de pleurage des particules et une acceleration importante de la vitesse de sechage. L'influence de la taille de la particule et des conditions aerothermiques sur les cinetiques de sechage et sur les repartitions internes de temperatures et de pression a ete analysee. A partir des champs de temperature et de pression nous delimitons a chaque instant les differentes zones (liquide, diphasique et vapeur). Nous avons etudie finement le comportement de la zone diphasique au cours du sechage, tant au niveau de l'evolution de ses limites geometriques que de sa temperature et sa pression. Nous avons utilise des modeles physiques simples pour la comprehension des phenomenes et l'identification des mecanismes preponderants. Nous avons developpe un modele de sechage haute temperature prenant en compte les trois moteurs de la migration de l'humidite: temperature, saturation et pression. Un module de resolution du systeme d'equations non-lineaires couplees, base sur la methode des elements finis dans une configuration bidimensionnelle, a ete mis au point et valide sur des cas issus de la litterature. Il a conduit au developpement d'une methode originale d'adaptation du pas de temps