Analyse énergétique de procédés de fabrication en sucrerie de cannes : étude théorique et expérimentale

Energetic analysis of unit operations in a sugar factory. Theoretical and experimental study

• Auteur / Autrice : Jean-Pierre Chabriat
• Direction : Gilbert Menguy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Énergétique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilbert Menguy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Industrie -- Consommation d'énergie

Sucre de canne

La Réunion (France ; île)

Sucre -- Fabrication et raffinage

Mots clés libres

Sucrerie de cannes, bilans énergétiques, analyse exergétique, procédé d'évaporation, mesures et modélisation.

Cane sugar factory, energy balances, exergetic analysis, evaporation process, measuring and modelisation.

Résumé

Ce travail de recherche a pour objectif la réalisation d'outils d'analyse de bilans énergétiques de procédés de fabrication en sucrerie de cannes. Il devait également établir la base d'un outil de diagnostic sur le fonctionnement de la sucrerie. Cette recherche s'appuie sur différentes disciplines: la physique énergétique, la thermochimie, la métrologie, l'analyse numérique, l'informatique. Après avoir présenté le procédé industriel de fabrication du sucre de cannes, nous avons mené une étude bibliographique sur les outils de base de l'analyse énergétique d'un procédé de fabrication (théorie des nouveaux bilans énergétiques, thermophysique des constituants). Une pré-analyse énergétique nous a permis de préciser le rôle essentiel de la station d'évaporation dans la distribution de l'énergie-vapeur au sein de l'usine. Nous avons construit un modèle physique et mathématique de ce procédé reposant sur les équations de bilans énergétiques de systèmes thermodynamiques ouverts. Parallèlement, un dispositif portable a été élaboré afin d'effectuer les mesures de grandeurs thermophysiques accessibles expérimentalement. Différents outils ont pu être mis en œuvre à partir des analyses que nous avons conduites et des mesures que nous avons effectuées dans la sucrerie de Beaufonds. Un programme informatique basé sur le modèle physique que nous avons élaboré a été exploité dans le cadre de trois types de calculs énergétiques : un traitement de données, un modèle global et un modèle mixte. Une validation de notre étude est obtenue par une analyse comparative des différents résultats. (Doc thèses)

The purpose of this thesis is the creation of tools in order to analyse energy balances in manufacturing within a sugar mill. This work should also implement the basis of another tool enabling us to produce a diagnosis on the working of sugar mill. This research relies on diverse subjects such as energetics, thermochemistry, metrology, numerical analysis and data-processing. Following our introduction to the industrial process of milling sugar, we have then realized bibliographical studies about basic tools of energetic analysis of sugar manufacturing: energetic balances theory, the thermophysic of the constituants and the review of thermical balances in a sugar mill. An energetic analysis enabled us to reveal the essential action of the evaporation unit in the distribution of steam energy in the core of the sugar mill. We have built up both a physical and mathematical model of this process based on energetic balances equations of open thermodynamics systems. At the same rime, a portable device has been elaborated in order to realize measurements of thermodynamic quantities experimentally accessible. Thanks to the analyses led as well as the measurements gathered at the sugar mill of Beaufonds, several tools have been created. A computer programm relying on the physical model elaborated by ourselves has been run in three energetic models of calculation i. E. : data processing, global model and combined model. We validate our study by analysing comparatively and accurately the different results.