Analyse de l'homogénéisation thermique et cinétique d'un écoulement d'élastomère
Auteur / Autrice : | Julien Launay |
Direction : | Pierre Mousseau, Rémi Deterre, Nadine 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
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
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.