Etude theorique et experimentale des transferts thermiques dans les milieux poreux granulaires pour l'isolation thermique

par SLIMANE MELKA

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de J.-J. BEZIAN.

Soutenue en 1996

à Paris, ENMP .

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Résumé

Bon nombre de chercheurs ont etudie le domaine des materiaux poreux, notamment granulaires, pour des applications tres variees. Quant a ce travail, il tente de renforcer la comprehension que nous avons des milieux granulaires, pour contribuer a enrichir le domaine de l'isolation thermique. Grace a l'essor de materiaux comme les aerogels de silice, des conductivites thermiques effectives tres faibles ont ete mises en evidence. Une etude theorique des transferts thermiques au sein de materiaux granulaires, visant a relier les performances d'isolation de ces materiaux a leurs caracteristiques structurales, thermiques et optiques, a conduit a une meilleure maitrise du comportement de telles structures. Cette etude s'est concretisee par la mise au point d'un modele de calcul de la conductivite effective d'un lit a particules spheriques, grace auquel il a ete montre que, les plus faibles conductivites thermiques effectives s'obtiennent sous certaines conditions (faible conductivite thermique du monolithe, faible granulometrie, sous vide,). Des experimentations ont ete menees sur divers materiaux qui ont confirme les resultats numeriques. L'incapacite a trouver toutes les caracteristiques voulues reunies au sein du meme materiau, nous a amene a explorer les melanges entre materiaux de proprietes complementaires. L'extension du modele precedent a ce genre de melanges nous a permis de mettre en evidence le passage de la conductivite effective par une valeur minimale. Cette technique sert egalement de moyen pour agir sur le prix du produit resultant. Les aerogels de silice, un des cas d'application les plus prometteurs de cette etude, laissent entrevoir, sur un plan theorique, des conductivites effectives avoisinant le milli-watt par metre et par kelvin. Ces materiaux sont en cours de developpement. Une validation experimentale de ces resultats, sur ces materiaux specifiques est une des perspectives de ce travail

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