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Theses

Microscopic study of the behavior of water in a single pore under vibration to intensify drying

Résumé : Une meilleure performance économique du séchage industriel consiste à la fois en l'amélioration de la qualité des produits et de l’optimisation énergétique. Plusieurs technologies peuvent être appliquées pour intensifier le processus de séchage. Ce travail s’intéresse à l'effet des vibrations, qui peuvent accélérer le séchage via un échauffement par dissipation visqueuse, une amélioration de la migration de l’eau liquide et de la vapeur à l'intérieur du milieu poreux et une augmentation des coefficients de transferts externes de chaleur de masse. Toutefois, malgré les études numériques et expérimentales antérieures, l'évaluation de l'importance relative de ces mécanismes d'intensification doit encore être améliorée.Ce travail porte sur l'échelle du pore, simulée par un tube capillaire, partiellement rempli d'eau soumis à des vibrations sinusoïdales. Un dispositif expérimental complet a été conçu, développé et utilisé. Grâce à une procédure de traitement d'images pertinente, le comportement de l'eau à l'intérieur du tube (déplacement et le rayon du ménisque) ont été étudiés pour différentes configurations de vibrations (fréquence, amplitude, taille du tube). Les expériences avec des géométries symétriques et asymétriques sont destinées à imiter le transfert d'humidité pendant le séchage d'un milieu poreux. Quelle que soit la configuration étudiée, l'intensification du séchage a été clairement confirmée.Pour la configuration symétrique, une nouvelle cartographie 2D basée sur des nombres adimensionnels est définie pour résumer les effets capillaires et visqueux, et ainsi expliquer le comportement de l'eau en fonction des conditions vibratoires (rayon du tube, fréquence et amplitude). Pour la configuration asymétrique, les résultats expérimentaux sont discutés et comparés aux simulations obtenues avec deux modèles numériques (un modèle 0-D et un modèle 1-D). Le potentiel de la modélisation a été mis en évidence, mais il est encore limité par les hypothèses physiques aux interfaces. D'autres développements sont proposés afin d'augmenter la plage de validité et d'approfondir l'étude de ce système physique.
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Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Friday, August 30, 2019 - 3:34:29 PM
Last modification on : Wednesday, July 1, 2020 - 4:30:05 PM

File

74029_CHEN_2019_archivage.pdf
Version validated by the jury (STAR)

Identifiers

  • HAL Id : tel-02275217, version 1

Citation

Wangshu Chen. Microscopic study of the behavior of water in a single pore under vibration to intensify drying. Chemical and Process Engineering. Université Paris-Saclay, 2019. English. ⟨NNT : 2019SACLC054⟩. ⟨tel-02275217⟩

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