Thèse soutenue

Analyse de l'homogénéisation thermique et cinétique d'un écoulement d'élastomère
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Auteur / Autrice : Julien Launay
Direction : Pierre MousseauRémi DeterreNadine Allanic
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur, Thermique
Date : Soutenance en 2013
Etablissement(s) : Nantes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques
Jury : Président / Présidente : René Muller
Examinateurs / Examinatrices : Pierre Mousseau, Rémi Deterre, Nadine Allanic, René Muller, Jean-François Agassant, Jean-Christophe Batsale
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Agassant, Jean-Christophe Batsale

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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La dissipation visqueuse intervenant lors de la mise en oeuvre des polymères est à l’origine d’importantes disparités thermiques, et cinétiques dans le cas de matériaux réactifs comme les élastomères. Une réaction de cuisson prématurée de la matière, appelée « grillage », ou une mauvaise qualité de pièce peut en résulter. L’objectif de ce travail consiste à développer un dispositif expérimental, adaptable en sortie d’extrudeuse ou de presse à injecter, permettant l’étude du comportement thermique de l’écoulement d’un polymère dans des canaux de géométrie diverse. L’originalité repose sur la conception d’un outil de mesure intrusif, appelé « Cellule de Mesure de Températures » (CMT). L’instrumentation de deux CMT, une en entrée et une seconde en sortie de la filière, associée à des mesures de températures, de pression et de débit permet le suivi de l’évolution du champ thermique. Une première étude expérimentale sur une extrudeuse alimentée en élastomère EPDM, dans une géométrie d’écoulement droite, permet d’étudier les phénomènes thermiques intervenant dans la filière, et dans le système vis-fourreau de l’extrudeuse. L’utilisation conjointe des mesures et de l’outil numérique permet la validation des mesures effectuées avec les CMT. Une démarche similaire est ensuite appliquée à des géométries différentes : coude, division, changements de diamètre. Les phénomènes liés aux modifications de géométrie font l’objet d’une comparaison expérimentale et numérique avec le canal droit. La liaison des mesures et des simulations permet pour l’ensemble des géométries la détermination du potentiel énergétique, c'est-à-dire la quantité d’énergie produite par dissipation visqueuse.