Comportement des matériaux minéraux de grande diffusion lors du séchage : étude expérimentale et modélisation
Auteur / Autrice : | Raja Lamloumi |
Direction : | David Stanley Smith, Gisèle Laure Nana Koumtoudji Lecomte |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Matériaux Céramiques et Traitements de Surface |
Date : | Soutenance le 30/09/2015 |
Etablissement(s) : | Limoges en cotutelle avec Université de Tunis El-Manar. Faculté des Sciences de Tunis (Tunisie) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (1998-2011) |
Jury : | Président / Présidente : Ezeddine Sediki |
Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Rossignol, Afif Elcafsi, Lamine Hassini | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Courtois, AmenAllah Guizani |
Résumé
L’objectif de ce travail est l’étude du comportement des matériaux minéraux de grande diffusion lors du séchage convectif : étude expérimentale et modélisation. Une première étape a été consacrée à la caractérisation (physico-chimique et comportement en température) des matières premières de deux composés argileux tunisiens (AX et AR), d’un mélange argileux par porcelaine (BC) et de deux composés innovants commercialisés par la société BIBLIONTEK : un mélange argileux (MG) et un composite argilo-cellulosique (CA). La mesure des propriétés d’équilibre thermodynamique, des propriétés de transfert et des propriétés mécaniques a été effectuée, dans un second temps, afin de comprendre le comportement hydro-thermo-mécanique de ces matériaux. Les cinétiques de séchage expérimentales ont été ensuite établies pour le mélange argileux (MG) et le composite argilo-cellulosique (CA) sous forme de monocouche d’échantillons ou en échantillon individuel, à différentes températures sèches, humidités relatives et vitesses de l’air. Ces cinétiques ont servi à valider les deux modèles développés. Le premier modèle hydro-thermo-mécanique 2D d’un produit déformable saturé d’eau lors du séchage convectif a été appliqué à un échantillon du mélange argileux (MG). Partant de la validation de ce modèle, les distributions spatio-temporelles de la teneur en eau, de la température et de la contrainte mécanique ont été simulées et interprétées en termes d’endommagement potentiel du produit. Un deuxième modèle hydro-thermique spécifique à un produit capillaro-poreux non saturé et hygroscopique a été aussi établi. Le modèle est appliqué au composite argilo-cellulosique. L’endommagement mécanique du produit, qui est conditionné par la surpression interne de la phase gazeuse, a été évalué en cours du procédé. Les résultats de ces travaux de recherche pourront être exploités à moyen termes dans l’industrie, afin de réduire le coût énergétique du séchage et de contrôler la qualité du produit fini.