Étude et modélisation numérique des transferts de chaleur et des transformations lors de la carbonisation de fibres de précurseur
Auteur / Autrice : | Baptiste Bouyer |
Direction : | Didier Delaunay, Xavier Tardif, Célia Mercader |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Energétique, thermique, combustion |
Date : | Soutenance le 30/09/2020 |
Etablissement(s) : | Nantes |
Ecole(s) doctorale(s) : | Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire de thermocinétique (Nantes) |
Jury : | Président / Présidente : Joël Bréard |
Examinateurs / Examinatrices : Cathy Castelain, Eric Arquis | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Pradère, Sylvie Bonnamy |
Mots clés
Mots clés libres
Résumé
Au cours de ces travaux, les propriétés thermophysiques du toron de viscose ainsi que leurs évolutions pendant la carbonisation ont été étudiées. Des analyses thermiques ATG et DSC ont ainsi permis d’identifier la capacité thermique apparente du toron et les sources de chaleur liées aux transformations du précurseur. Le rapprochement de l’analyse ATG, mesures du retrait et de l’évolution du diamètre des fibres ont ensuite permis de déterminer l’évolution de la masse linéique et de la masse volumique du toron. Les propriétés radiatives du toron de viscose ont également été mesurées à différents stade de carbonisation. Un dispositif de mesure de conductivité thermique longitudinale effective de toron à été développé, réalisé et utilisé pour caractériser l’évolution de la conductivité thermique du toron au cours de la carbonisation. Un modèle numérique par éléments finis du procédé de carbonisation à été réalisé, en utilisant les propriétés précédemment mesurées et les mesures de vitesse de l’écoulement d’azote dans le four et du profil de température à la paroi réalisées sur le four de carbonisation de laboratoire. Ce modèle a été validé avec des mesures de températures réalisées au cœur du toron au cours de la carbonisation. Les transferts de chaleur lors de la carbonisation de fibres de précurseurs ont finalement été étudiés à l’aide du modèle numérique développé.