Étude expérimentale et modélisation du séchage du papier par infrarouge gaz

• Auteur / Autrice : Annick Joseph
• Direction : Denis Clodic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : ENSMP

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de masse

Transfert de chaleur

Simulation par ordinateur

Résumé

Cette étude porte sur les transferts couples de chaleur et de masse dans une feuille de papier soumise à un flux de chaleur infrarouge gaz. Un outil expérimental a été conçu afin d'obtenir des courbes caractéristiques de séchage infrarouge à forte densité de puissance pour différents types de papier. Le banc fixe de séchage ainsi construit, permet de mesurer en continu la masse et la température d'une feuille de papier soumise à un flux de chaleur par rayonnement, dans des conditions proches de celles rencontrées en papeterie. Les paramètres essentiels tels que la densité de puissance des brûleurs, le temps d'exposition et l’humidité initiale de la feuille de papier sont réglables. Une procédure expérimentale et un principe de traitement des données ont permis d'obtenir l’évolution de la température et de la masse moyennes d'une feuille de papier pour différentes conditions opératoires. Les principaux résultats liés aux cinétiques de séchage sont analysés. En s'appuyant sur une analyse bibliographique et après une étude comparative de différents types de modèle de séchage, un outil numérique de simulation a été développé. Basé sur un modèle de séchage par infrarouge adapte à la configuration du banc fixe, les équations de conservation de la masse et de l’énergie sont formulées en régime instationnaire pour une géométrie monodimensionnelle. Ces mêmes équations sont discrétisées selon la méthode des volumes finis, la résolution numérique du système non linéaire étant réalisée par itérations successives. Une étude de sensibilité permet une analyse des mécanismes fondamentaux liés au séchage et d’interpréter les résultats expérimentaux observés sur le banc de séchage. Les résultats du modèle sont par la suite comparés à ceux obtenus sur le banc fixe.