Heat transfer in porous fibrous media (en ce compris une introduction à la méthodologie de la recherche)

Abstract

La production de laine de verre implique différentes étapes comme le séchage et la polymérisation dans un four de polymérisation. La modélistation d’un tel procédé est important d’un point de vue industriel car l’optimisation permettrait d’économiser de l’énergie et donc de l’argent. Cette modélisation doit reposer sur des hypothèses car les phénomènes se passant dans le four de polymérisation impliquent des équations fortement couplées ce qui contribue à la difficulté mathématique de représenter les phénomènes complets. Durant ce travail, différentes hypothèses venant d’un précédant modèle développer dans le cadre du séchage convectif de la laine des verre sont remises en question et vérifiées. La remise en question des hypothèses a pour but d’améliorer la précision du modèle précedemment développé. Pour ce faire, certaines hypothèses sont gardées vis-à-vis du travail précédent. La première hypothèse remise en question concerne l’évaluation du coefficient de transfert de chaleur qui a été évalué sur base de mesures réalisées sur la ligne de production. Dans ce travail une revue de la littérature est faite pour vérifier si il existe des corrélations qui pourraient être appliquées dans le cas de la laine de verre. Ensuite plusieurs corrélations sont appliquées à des produits réels et la valeur du coefficient de transfert de chaleur est comparé à celui obtenu par mesures expérimentales. Ensuite les meilleures corrélations sont gardées, en fonction de la densité du produit différentes corrélation sont identifiées. Ensuite une adimensionnalisation des équations est faite pour vérifier que des corrélations pourraient être dérivées et directement utilisées dans le modèle adimensionnel. Ensuite, le lien entre la perte de pression et le coefficient de transfert de chaleur est étudié dans le cas de la laine de verre. Ce lien est étudié car il permettrait d’utiliser des données de pertes de pression obtenues par expérimentation sur un banc d’essai pour déterminer la valeur du coefficient de transfert de chaleur. Pour vérifier ce lien, une méthode de mesure expérimentale du coefficient de transfert de chaleur est étudié. Après, une analyse de sensibilité est réalisé grâce au modèle précedemment développé afin d’évaluer l’impact de l’utilisation des corrélation sur le modèle. Cet impact est évalué via mesure d’une erreur relative à une courbe obtenue par valeur expérimentale du coefficient de transfer de chaleur. Cette analyse révèle que l’impact du coefficient de transfert de chaleur dépend de la densité du produit. Plusieurs explications sont alors proposées pour expliquer pourquoi cet impact varie en fonction de la densité. Enfin, un nouveau modèle est développé pour prendre en compte le gradient interne dans le matelas. Ce modèle est un modèle pseudo bi-dimensionnel. L’évaluation de ce modèle dans le cas de la laine de verre donne des résultats satisfaisant et les principales limitations sont discutées concernant son utilisation. Pour compléter, les deux derniers chapitres reprennent respectivement les expériences qui pourraient être réalisées pour améliorer ce modèle et la conclusion générale qui est que ce modèle peut être utilisé pour représenter ce qu’il se passe dans le four de polymérisation et ce malgré l’incertitude qui règne sur la valeur du coefficient de transfert de chaleur.