Contribution to the experimental study of electrical discharges in water and associated pressure waves. Realization of a 100kJ industrial prototype to treat wastes with electrical pulsed power.
Contribution à l'étude expérimentale des décharges électriques dans l'eau et des ondes de pression associées
Réalisation d'un prototype industriel 100kJ pour le traitement de déchets par puissances électriques pulsées
Résumé
The aim of this thesis is to make its contribution to the experimental study of electrical dicharges in water and associated pressure waves. This study fits in with a collaboration between the Effitech society and the LGE laboratory by means of a CIFRE grant and it's in this context that a 100kJ industrial prototype was carried out to treat wastes by electrical pulsed power.
The first chapter introduce by means of a bibliographical synthesis the pulsed power technology , the principle of its elaboration and its main associated civilian applications.
The second chapter explains in detail the two experimental devices used during this study ; the first part presents the industrial process, and the second, the test board of lower energy, allowing the physical and electrotechnical study of the electrical discharge in water.
Experimental results of this study are introduced in the third chapter. Electrical and optical mesures reveal two types of discharges i.e. subsonic and supersonic discharges. By means of an electrotechnical study, the two types of discharge phenomenology is detailled which allows afterwards to deals with the transition between subsonic and supersonic discharges.
Finally, in the fourth chapter, two applications of the PBT method are presented. The first one concerns the industrial prototype. An electrotechnical study, the pressure generated by the discharge and associated applications are exposed. The second application allows to evaluate the efficiency of electrical discharges in water to treat biofilms present in pipes.
The first chapter introduce by means of a bibliographical synthesis the pulsed power technology , the principle of its elaboration and its main associated civilian applications.
The second chapter explains in detail the two experimental devices used during this study ; the first part presents the industrial process, and the second, the test board of lower energy, allowing the physical and electrotechnical study of the electrical discharge in water.
Experimental results of this study are introduced in the third chapter. Electrical and optical mesures reveal two types of discharges i.e. subsonic and supersonic discharges. By means of an electrotechnical study, the two types of discharge phenomenology is detailled which allows afterwards to deals with the transition between subsonic and supersonic discharges.
Finally, in the fourth chapter, two applications of the PBT method are presented. The first one concerns the industrial prototype. An electrotechnical study, the pressure generated by the discharge and associated applications are exposed. The second application allows to evaluate the efficiency of electrical discharges in water to treat biofilms present in pipes.
Le travail de cette thèse a pour vocation d'apporter sa contribution à l'étude expérimentale des décharges électriques dans l'eau et des ondes de pression associées. Cette étude rentre dans le cadre d'une collaboration entre la société Effitech et le Laboratoire de Génie Electrique par le biais d'une bourse CIFRE et c'est dans ce contexte qu'un prototype industriel 100kJ a été réalisé pour le traitement de déchets par puissances électriques pulsées.
Le premier chapitre introduit par le biais d'une étude bibliographique la technologie des puissances pulsées, le principe de son élaboration et les principales applications civiles qui lui sont associées.
Le chapitre 2 détaille les deux dispositifs expérimentaux que nous avons utilisé durant cette étude ; la première partie présente le démonstrateur industriel, et la deuxième, le banc de plus faible énergie, permettant l'étude physique et électrotechnique de la décharge électrique dans l'eau.
Les résultats expérimentaux relatifs à cette étude sont introduits dans le chapitre 3. Des mesures optiques et électriques mettent en évidence deux modes de décharges à savoir les décharges subsoniques et les décharges supersoniques. Par le biais d'une étude électrotechnique, la phénoménologie des deux modes de décharges est détaillée ce qui permet d'aborder par la suite la transition entre les décharges subsoniques et supersoniques.
Enfin, dans le chapitre 4, deux applications de la méthode PBT sont présentées. La première concerne le démonstrateur industriel pour lequel une étude électrotechnique, la pression engendrée par la décharge et les applications associées sont exposées. La deuxième application permet d'évaluer l'efficacité de l'application des décharges électriques dans l'eau pour le traitement de biofilms présents dans des canalisations.
Le premier chapitre introduit par le biais d'une étude bibliographique la technologie des puissances pulsées, le principe de son élaboration et les principales applications civiles qui lui sont associées.
Le chapitre 2 détaille les deux dispositifs expérimentaux que nous avons utilisé durant cette étude ; la première partie présente le démonstrateur industriel, et la deuxième, le banc de plus faible énergie, permettant l'étude physique et électrotechnique de la décharge électrique dans l'eau.
Les résultats expérimentaux relatifs à cette étude sont introduits dans le chapitre 3. Des mesures optiques et électriques mettent en évidence deux modes de décharges à savoir les décharges subsoniques et les décharges supersoniques. Par le biais d'une étude électrotechnique, la phénoménologie des deux modes de décharges est détaillée ce qui permet d'aborder par la suite la transition entre les décharges subsoniques et supersoniques.
Enfin, dans le chapitre 4, deux applications de la méthode PBT sont présentées. La première concerne le démonstrateur industriel pour lequel une étude électrotechnique, la pression engendrée par la décharge et les applications associées sont exposées. La deuxième application permet d'évaluer l'efficacité de l'application des décharges électriques dans l'eau pour le traitement de biofilms présents dans des canalisations.