Modélisation physique du procédé de raffinage appliquée à des raffineurs à disques dans le but d'optimiser le traitement de la pâte à papier

par Philippe Dietemann

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Jean-Claude Roux.

Soutenue en 2005

à Grenoble, INPG .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Le fonctionnement à vide d'un raffineur à disques de pâte à papier a été étudié par l'intermédiaire d'un plan d'expérience fractionnel. Il apparaît que les influences des différents paramètres illustrent le comportement de pompe centrifuge du raffineur. Dans ce cadre, la vitesse de rotation constitue le paramètre fondamental pour contrôler la consommation d'énergie à vide. Les différentes composantes de la puissance à vide ont été évaluées. Les turbulences contribuent ainsi à près de 80% de celle-ci, la friction entre les fibres n'en représentant que 13%. Une expression de la puissance à vide en fonction de la vitesse de rotation a été proposée. Un plan composite centré a permis de modéliser les propriétés de la pâte et du papier en fonction des principaux paramètres de procédé. Il est ainsi possible de déterminer les conditions propices au développement des propriétés souhaitées. L'introduction des grandeurs physiques de la théorie hydromécanique de Roux dans le plan d'expériences met en évidence l'analogie du procédé de raffinage avec le procédé de lubrification. Cette analogie souligne l'importance du coefficient de frottement dans la compréhension du raffinage. Une analyse comparative des propriétés et des grandeurs physiques a montré une corrélation significative. Ainsi, de fortes forces normales et pressions sur la structure ainsi qu'un faible coefficient de frottement conduiraient à un raffinage plus efficace. Enfin, une étude comparative de différents disques a révélé l'importance de conserver des lames à arêtes vives pour préserver un raffinage efficace. La fonte Ni-Hard et l'acier E440 sont les matériaux affichant les meilleurs résultats.


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  • Titre traduit

    Physical model of the refining process applied to disc refiners in order to optimize the pulp and paper treatment


  • Résumé

    A fractional design of experiments has been used to study the no-load running of a pulp disc refiner. The process parameter evolutions highlight the centrifugal pump behaviour of the refiner. The rotation speed is thus the main parameter to control the energy consumption in no-load conditions. The components of the no-load power have also been assessed. The turbulence part contributes to around 80% of the no-load power, while the friction between fibres represents 13% of it. A no-load power expression has been suggested as a function of the rotation speed. A central composite design of experiments enabled to find pulp and paper property models as a function of the main process parameters. It is therefore possible to evaluate the suitable trial conditions for the development of given properties. The introduction of physical quantities from the hydro-mechanical theory of Roux into the design of experiments exhibits the analogy between the refining process and the lubrication process. This analogy points out the significance of the friction coefficient for the refining comprehension. A significant correlation has been found between the properties and the physical quantities. Hence, high normal forces and structure pressures as well as a low friction coefficient lead to a more efficient refining. Finally, different discs have been compared. The comparative study revealed the necessity to maintain sharp bar edges for an efficient refining. The most efficient refining was obtained using Ni-Hard cast iron and E440 steel as plate materials.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (255 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0162
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0162/D
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