Thèse soutenue

Dispersion thermique dans des milieux granulaires : caractérisation à coeur et en proche paroi
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Auteur / Autrice : Amélie Testu
Direction : Denis Maillet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique. Énergétique
Date : Soutenance en 2005
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Le transfert de chaleur dans un milieu granulaire traversé par un fluide est appelé dispersion thermique. Celle-ci résulte d'une combinaison des transferts diffusif et convectif de la chaleur. La maîtrise de la dispersion thermique est essentielle lorsqu'on effectue des réaction chimiques en catalyse hétérogène fortement endo ou exothermique. Dans ce type de situation il est en effet primordial de contrôler la conversion chimique et/ou la durée de vie d'un catalyseur. Ce travail concerne la caractérisation expérimentale de la dispersion thermique dans les milieux granulaires, d'abord à cœur puis en proche paroi. Dans la première partie du travail, un banc constitué d'une enceinte parallélépipédique remplie d'un milieu granulaire (bille de verre ou grains de support de catalyseur) a été construit. Il est traversé par un écoulement d'air assuré par un ventilateur situé en aval du banc. Le lit est chauffé par effet Joule (échelon temporel) grâce à un fil métallique perpendiculaire à l'écoulement. La réponse transitoire en température est mesurée par plusieurs thermocouples. Une technique d'inversion spécifique permet d'estimer les deux coefficients de dispersion thermique. Des corrélations expérimentales, basées sur une analyse dimensionnelle, ont été établies pour expliquer les variations avec la vitesse des coefficients de dispersion longitudinal et transverse. Celles-ci découlent de nos mesures sur les systèmes billes de verre/air et support de catalyseur azote (l'azote sec permet de s'affranchir des problèmes d'hygrophilie des grains qui sont eux-mêmes dotés d'une microporosité interne). Le dernier volet de ce mémoire concerne l'étude des effets thermiques en proche paroi (effets liés aux survitesses). Un nouveau banc expérimental, avec chauffage par une résistance pelliculaire plane implantée sur la paroi et thermocouples insérés dans le milieu granulaire, a été mis en place et une campagne de mesure a permis de mettre en évidence les effets de paroi. Un nouveau modèle analytique, qui doit permettre des simulation de dispersion sur un lit composé de deux couches (à cœur et en proche paroi), a également été développé