Conception optimale, par approche constructale, de réseaux arborescents de transferts couples pour réacteurs thermochimiques

par Yao Kétowoglo Azoumah

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur. Systèmes énergétiques

Sous la direction de Nathalie Mazet et de Pierre Neveu.

Soutenue en 2005

à Perpignan , dans le cadre de École doctorale Énergie environnement (Perpignan) .


  • Résumé

    L'amelioration des transferts de chaleur et de masse et la cinetique chimique dans les reacteurs thermochimiques accroit fortement leur performance en puissance et/ou en energie. La geometrie du reacteur joue un rôle tres important dans cette amelioration. Cette these a permis de developper des methodes originales combinant l'approche constructale et deux criteres d'optimisation thermodynamique: la minimisation de la production d'entropie (modelisation stationnaire) et la maximisation du rapport puissance / production d'entropie (modelisation dynamique). A l'aide de ces methodes, une conception optimale des reseaux de transferts couples de chaleur et de masse est faite pour les reacteurs thermochimiques. Cette etude a montre que tout reacteur, quelque soit le materiau reactif qu'il contient, possedeune forme geometrique optimale. Des modeles analytique et numerique couplant les transferts de chaleur et de masse ainsi que la cinetique chimique ont permis de montrer l'efficacite des architectures arborescentes constructales dans la conception des reacteurs thermochimiques. Une approche experimentale a ete abordee dans le but de valider les modeles analytique et numerique.

  • Titre traduit

    Optimal design, by constructal approach , of coupled transfer tree networks for thermochemical reactors.


  • Résumé

    Heat and mass transfer and chemical reaction improvements in thermochemical reactors strongly increase their performance in power and / or in energy. The reactor geometry plays an important role in these improvements. This work developed original methods combining constructal approach and two thermodynamics optimization criteria: the entropy generation minimization (for steady state modelling) and the ratio of the power over the entropy generation (for dynamic modelling). These methods enabled to optimize the design of the coupled heat and mass transfer networks in the thermochemical reactors. This study showed that for every reactor there exists its optimal shape regardless to the reactive material that filled it. Analytical and numerical models, coupling heat and mass transfer, and chemical reaction, enabled to demonstrate the constructal tree-network architecture efficiency in the thermochemical reactors design. An experimental approach was started in order to valid the analytical and numerical models.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (163 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitre

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  • Bibliothèque : Université Perpignan Via Domitia. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH 2005 AZOU
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