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Дисертації з теми "Modèles réacteurs"
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Sekher, Malik. "Sur la conduite de réacteurs chimiques." Caen, 2008. http://www.theses.fr/2008CAEN2032.
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Les réacteurs chimiques sont considérablement utilisés dans les industries chimiques et pharmaceutiques. Le problème d’asservissement de température associé est crucial aussi bien du point de vue de la qualité des produits que du point de vue de la reproductibilité des opérations. Cette thèse présente une approche de synthèse des asservissements de température pour les réacteurs chimiques exothermiques opérant en mode batch. Deux aspects de ce travail méritent d’être mentionnés. Le premier consiste en un contexte de synthèse ingénieux. La synthèse est basée sur plusieurs techniques de commande issues des concepts de prédiction, de linéarisation par rétroaction, de modes glissants, de backstepping et de grand gain. Une action intégrale filtrée est incorporée dans la synthèse pour des considérations de précision et d’insensibilité par rapport aux bruits de mesure. Le second aspect consiste en un observateur du type grand gain qui permet de réaliser une estimation précise de la chaleur de réaction en vue d’affiner les performances des systèmes de commandes. Une illustration des performances de l’approche de conduite proposé a été faite dans un environnement de simulation réaliste par rapport à la problématique considéréeChemical reactors are extensively used in chemical and pharmaceutical industries. The underlying temperature control has shown to be of fundamental importance from product quality and process reproductibility points of view. This thesis presents a control approach to deal with the temperature servo problem in exothermic stirred tank batch reactors. Two features of this research work are worth to be emphasized. The first one consists in an engineering design framework for the control. The underlying design can be performed using various control techniques that heavily borrows from the concepts of prediction, state feedback linearization, sliding mode, backstepping and the high gain. A filtered integral action is incorporated into the design for free offset performance and noise measurements insensitivity considerations. The second one consists in likely high gain observer to perform an accurate estimation of the reaction heat to alleviate the control system performances. The performances the proposed approach are illustrated in a realistic simulation framework with respect to the problem under consideration
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Sato-Gaillot, Elizabeth. "Modélisation physique et numérique de l'éjection de matériaux bouillants dans des structures fusibles : étude d'une approche simplifiée." Aix-Marseille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX11006.
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Un modele physique et numerique de la propagation dans des structures fusibles d'un fluide initialement contenu dans une enceinte (source) sous pression est propose. L'interet de ce modele reside dans une resolution assez simplifiee, mais neanmoins performante du probleme complexe des ecoulements instationnaires discontinus. Il prend en compte: un fluide multiphase et multicomposant en ecoulement bidimensionnel, un milieu de propagation a geometrie variable, la compressibilite de la vapeur, le transfert de masse et d'energie entre le fluide et les structures environnantes, et des conditions limites a la source et a la frontiere entre le fluide et le milieu avoisinant. La resolution du probleme est effectuee en trois etapes. Dans un premier temps, le fluide qui sort de l'enceinte est considere comme etant un point (poche) de volume variable dans le temps. On etablit alors les bilans de masse, de quantite de mouvement et d'energie pour obtenir les vitesses globales aux limites et la vitesse globale moyenne de la poche de fluide. Ensuite, cette poche est decoupee en tubes de courant monodimensionnels fictifs qui relient une fraction de la breche (source) a une fraction de la surface du front de propagation, puis les vitesses a la breche et au front de chaque tube sont estimees. Finalement, ces vitesses aux limites sont reparties sur un champ bidimensionnel en fonction des sections de passage et des localisations angulaires des mailles, et de bilans de masse. Le modele propose est un outil performant pour predire le comportement dynamique d'un fluide multicomposant se propageant dans un assemblage combustible de reacteur nucleaire a neutrons rapides
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Huang, Baotuan. "Modélisation numérique d'écoulements diphasiques à bulles dans des réacteurs chimiques." Lyon 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LYO10103.
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Une methode numerique de volumes finis a elements quadrilateres quelconques a ete mise au point pour resoudre le systeme des equations moyennees (modele a deux fluides) decrivant un ecoulement a bulles eau-air. Elle permet de traiter des configurations bidimensionnelles ou axisymetriques, en regime instationnaire. En outre, une methode permettant de calculer numeriquement la distribution du temps de sejour d'un reacteur chimique sera presentee. Les phenomenes turbulents sont modelises par un modele capable de decrire simultanement des turbulences intrinseques et des pseudo-turbulences. Les effets de coalescence et de fragmentation des bulles sont predits a partir d'une equation de relaxation proposee par cook et harlow. Differentes lois de fermeture concernant les termes de trainee, de masse ajoutee, de portance et de desequilibre en pression seront presentees. Le schema numerique utilise est semi-implicite semblable au schema de iced-ale. Le calcul sur un pas de temps se deroule en deux etapes essentielles. La premiere consiste a resoudre les equations du mouvement par une procedure lagrangienne, la seconde a replacer les nuds a leur emplacement initial a partir des bilans par maille de toutes les quantites calculees. On presentera des resultats numeriques et des comparaisons d'une part sur des ecoulements modeles monophasiques et diphasiques (cavite regularisee, ecoulement a marche, canal obstrue, etc. ), d'autre part sur un reacteur chimique industriel a geometrie complexe
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Issanchou, Sébastien. "Stratégie expérimentale pour la détermination de modèles cinétiques en milieu liquide-liquide." Toulouse, INPT, 2002. http://www.theses.fr/2002INPTA07G.
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Dans ce travail, nous abordons le problème du développement rapide de modèles cinétiques de réactions menées en réacteur discontinu et en milieu hétérogène liquide-liquide. En effet, dans l'industrie de la chimie fine, les études détaillées des mécanismes et des cinétiques réactionnelles ne sont généralement pas réalisées pour des raisons de coût et de durée. L'optimisation et la commande avancée des procédés développés sont alors limitées par l'obtention d'un modèle pertinent du procédé. Les paramètres relatifs à la cinétique chimique (réaction) et à la cinétique physique (transfert) sont estimés simultanément. Des test statistiques sont utilisés pour réduire le biais sur les estimées. Les équations de sensibiblité du modèle sont étudiées. Nous montrons que suivant la nature des paramètres identifiés, des conditions expérimentales spécifiques doivent être préférées pour améliorer la précision de l'identification. Une démarche séquentielle alternant les phases d'estimation et de planification est retenue. Nous montrons que la cinétique des phénomènes mis en jeu (transfert de matière, réaction chimique, équilibre liquide-liquide) est parfaitement prise en compte par la stratégie avec des instants de mesure adaptés à ces phénomènes et à la température de l'expérience.
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Pieraccini, Michel. "Contribution à la vérification et à l'amélioration des modèles d'oxydation d'un coeur de réacteur à eau pressurisée lors d'un accident grave." Aix-Marseille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX11005.
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Depuis l'accident de tmi-2 aux etats-unis en 1979, de nombreuses experiences ont ete realisees a travers le monde pour mieux comprendre les principaux processus de degradation d'un cur de reacteur a eau pressurisee. Parallelement, un travail de modelisation a debouche sur l'elaboration de codes de calcul (code icare2 a l'ipsn). L'oxydation du zircaloy des gaines de crayons combustibles s'avere etre le phenomene cle qui, par ses consequences (forte production de chaleur, degagement d'hydrogene, perte d'integrite du gainage), conditionne la suite du processus de degradation. C'est dans cette optique que cette these a ete proposee, ayant pour objectif principal, la comprehension, la validation et l'amelioration des modeles d'oxydation existants. Deux aspects ont ete successivement abordes: oxydation de gaines intactes et oxydation de gaines fragilisees. Dans le premier cas, un modele utilisant la correlation d'urbanic-heidrick a donc ete elabore pour ameliorer la convergence au pas de temps du code icare2 lors d'emballements violents de temperature. Les resultats montrent une bonne convergence au pas de temps quelle que soit la valeur de ce dernier et meme pour des taux d'echauffement superieurs a 35c/s. Dans le cas de l'oxydation de gaines fragilisees (par exemple a la suite d'une trempe), aucun modele satisfaisant ni de donnees specifiques du probleme ne sont actuellement disponibles. Durant ce travail, un modele semi empirique a malgre tout ete developpe et valide sur la base de l'essai phebus-csd-b9r2. Cette premiere approche montre que l'on obtient de bons accords calculs-experiences. Des experiences allemandes actuellement en preparation et specifiques de ce phenomene permettront de valider ce modele sur une gamme plus etendue de conditions et de fournir les donnees necessaires pour une modelisation plus mecaniste du phenomene d'oxydation de gaines fragilisees
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Soukane, Sofiane. "Modélisation des réacteurs de cvd par adaptation du code de calcul estet." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT004G.
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Le depot chimique en phase vapeur (cvd) est une technique des plus employees pour la fabrication de composants electroniques. Comme tout procede utilisant un reacteur, un certain nombre de criteres est necessaire pour reussir une telle operation pour un type de depot donne. Ces criteres doivent alors reunir le type du reacteur, les phenomenes thermodynamiques, les cinetiques de reaction, et les caracteristiques d'ecoulement et de transport de masse. La modelisation des reacteurs de cvd integre toutes ces considerations dans un modele global pour generer un outil de nature predictive reliant les caracteristiques du depot a tous ces parametres. L'objectif principal de ce travail est de coupler les phenomenes de transfert de matiere a un code hydrodynamique commercial. L'avantage principal decoulant d'un tel choix est evidemment la possibilite de traiter des geometries complexes avec un logiciel eprouve s'affranchissant de l'hydrodynamique et de la thermique. Dans notre cas, nous avons choisi estet un code commercial auquel nous avons ajoute les termes sources decrivant nos cinetiques en phase gazeuse et au niveau des surfaces. L'outil mathematique a ete utilise pour traiter les cas suivants : - le depot de silicium epitaxie a partir d'un melange de silane et d'hydrogene dans un reacteur rtp. Dans ce cas de nouvelles constantes cinetiques ont ete estimees grace a la methode qrrk. - le depot de silicium polycristallin pur et dope in-situ au phosphore a partir d'un melange de silane de phosphine et d'azote dans un reacteur tubulaire horizontal a murs chauds. - le depot de sipos a partir d'un melange de silane et de protoxyde d'azote dans le meme reacteur tubulaire. Grace a un processus iteratif au niveau des surfaces de depot, nous estimons le taux d'oxygene introduit dans la couche deposee. Dans les trois cas les simulations effectuees sont validees par des resultats experimentaux releves de la litterature.
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Viot, Louis. "Couplage et synchronisation de modèles dans un code scénario d’accidents graves dans les réacteurs nucléaires." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLN033/document.
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La thèse s'inscrit dans le contexte des accidents graves dans les réacteurs nucléaires qui sont étudiés au laboratoire de physique et modélisation des accidents graves (LPMA) du CEA de Cadarache. Un accident grave survient lors de la perte du caloporteur au niveau du circuit primaire ce qui provoque une dégradation du combustible et la création d'un bain de corium. Celui-ci va ensuite se propager en cuve et fortement endommager les structures du réacteur. Pour la sûreté nucléaire, il est donc nécessaire de pouvoir prévoir la propagation de ce corium, d'où la création en 2013 de la plateforme PROCOR (Java) permettant aux travers d'applications industrielles de simuler cette propagation. Ces applications sont un ensemble de modèles physiques, couplés sur une macro boucle en temps, ayant chacun un ensemble d'équations algébriques et différentielles qui sont résolues en interne des modèles. Les modèles de la plateforme sont généralement des modèles OD dont la discrétisation spatiale est remplacée par des corrélations généralement issues de l'expérience. Chaque modèle a aussi un ensemble d'états et de règles de transition, et un changement d'état peut alors survenir à l'intérieur de la macro boucle en temps. Au début de la thèse, le couplage était simplement un chaînage des modèles sur la macro boucle en temps : chaque modèle est résolu l'un après l'autre, l'ordre étant défini par le créateur de l'application, et les modèles sont synchronisés à la fin de cette boucle. Les résultats des applications industrielles de la plateforme en modifiant simplement le pas de temps de la macro boucle en temps montrent une forte dépendance du schéma avec ce pas de temps. On a par exemple 10 % d'écart sur les flux imposés sur la cuve du réacteur en passant d'un pas de temps de 100 s à 50 s, ce qui a un fort impact sur les résultats de sûreté nucléaireThis thesis focuses on solving coupled problems of models of interest for the simulation of severe accidents in nuclear reactors~: these coarse-grained models allow for fast calculations for statistical analysis used for risk assessment and solutions of large problems when considering the whole severe accident scenario. However, this modeling approach has several numerical flaws. Besides, in this industrial context, computational efficiency is of great importance leading to various numerical constraints. The objective of this research is to analyze the applicability of explicit coupling strategies to solve such coupled problems and to design implicit coupling schemes allowing stable and accurate computations. The proposed schemes are theoretically analyzed and tested within CEA's procor{} platform on a problem of heat conduction solved with coupled lumped parameter models and coupled 1D models. Numerical results are discussed and allow us to emphasize the benefits of using the designed coupling schemes instead of the usual explicit coupling schemes
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Fauquignon, Martin. "Développement de vésicules hybrides polymère/lipide comme modèles de membrane cellulaire et micro-/nano-réacteurs." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0447.
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Les vésicules hybrides, résultant de l’auto-assemblage combiné de copolymères amphiphiles et de phospholipides, font l’objet d’un intérêt grandissant depuis plusieurs années. Ces assemblages peuvent être vus comme des structures vésiculaires avancées comparés aux liposomes et polymersomes. Ils permettent en effet de combiner la variabilité chimique et la stabilité mécanique de la membrane polymère avec la bio-fonctionnalité et la perméabilité de la membrane lipidique. Ces objets pourraient être utilisés dans plusieurs domaines : nano-réacteur pour des réactions enzymatiques, modèle biomimétique de membrane cellulaire, etc. De précédents travaux au sein du LCPO ont permis de développer des vésicules hybrides, principalement à partir de copolymères triblocs PEO-b-PDMS-b-PEO. Ces systèmes ont cependant montré des limitations en termes de propriétés mécaniques, puisqu’ils présentent des déformations à rupture inférieures à celles des liposomes. Le mélange de conformations (en boucle et étendue) des copolymères triblocs dans la membrane serait à l’origine de la faible stabilité mécanique des membranes hybrides. Une des approches pour remédier à ce problème est de contrôler la conformation des chaînes de polymère dans la membrane. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est de développer des systèmes hybrides en substituant les copolymères triblocs par des copolymères diblocs PDMS-b-PEO. Ces derniers s’organisent en bicouches dans la membrane de la même manière que les phospholipides, ce qui pourrait stabiliser les interfaces polymère/lipide.Le travail de cette thèse a consisté à synthétiser une série de copolymères diblocs PDMS-b-PEO pouvant former des polymersomes. Les paramètres d’auto-assemblage des LUV ont été déterminés (concentration d’agrégation critique, rayon de giration et hydrodynamique, nombre d’agrégation, etc.). Les mesures d’épaisseur de membrane ont été réalisées par Cryo-TEM et diffusion des neutrons. Nous nous sommes également intéressés aux propriétés de membrane des polymersomes (fluidité et tenue mécanique).Des vésicules hybrides micrométriques (GHUV) et nanométriques (LHUV) ont été obtenues à partir des copolymères diblocs et du POPC, un lipide modèle. La formation et la structurationde membrane des LHUV a été vérifiée par Cryo-TEM, diffusion des neutrons et spectroscopie de fluorescence tandis que la formation et la structuration de membrane des GHUV a été étudiée par microscopie confocale. Différentes structurations de membrane ont été obtenues pour les GHUV, suivant la masse molaire du copolymère ou encore la composition en lipide. A l’inverse, les membranes des LHUV semblent homogènes, quelle que soit la fraction en lipide utilisée.La perméabilité et la tenue mécanique des membranes hybrides ont pu être modulées suivant la composition en lipide. Étonnement, les polymersomes semblent plus perméables que les liposomes. A l’inverse, l’utilisation de copolymères diblocs permet bien de renforcer la membrane des vésicules hybrides. Les valeurs de ténacité obtenues sont bien supérieures à celles mesurées pour les liposomes et pour les vésicules hybrides composées de copolymères triblocs.Pour finir, la tension de ligne associée aux interfaces polymère/lipide a été mesurée pour la première fois pour des systèmes hybrides. Les valeurs de tensions de ligne trouvées sont comparables à celles mesurées pour des membranes lipidiques multi-phaséesHybrid vesicles, resulting from the combined self-assembly of amphiphilic copolymers and phospholipids, have been the subject of growing interest for several years. These assemblies can be seen as advanced vesicular structures compared to liposomes and polymersomes. They combine the chemical versatility and mechanical stability of the polymer membrane with the bio-functionality and permeability of the lipid membrane. These objects could be used in several fields: nano-reactor for enzymatic reactions, biomimetic model of cell membrane, etc. Previous work at the LCPO has led to the development of hybrid vesicles, mainly from triblock copolymers PEO-b-PDMS-b-PEO. However, these systems have shown limitations in terms of mechanical properties, since they have lower lysis strain than liposomes. The mixture of conformations (loop and extended) of triblock copolymers in the membrane would be at the origin of the poor mechanical stability of hybrid membranes. One approach to solve this problem is to control the conformation of polymer chains in the membrane. In this context, the objective of this thesis is to develop hybrid systems by substituting triblock copolymers with PDMS-b-PEO diblock copolymers. The latter are organized in bilayers in the membrane in the same way as phospholipids, which could stabilize the polymer/lipid interfaces.The work of this thesis consisted in synthesizing a series of diblock copolymers PDMS-b-PEO that can form polymersomes. The self-assembly parameters of the LUVs were determined (critical aggregation concentration, radius of gyration and hydrodynamics, number of aggregations, etc.). Membrane thickness measurements were performed by Cryo-TEM and neutron scattering. We were also interested in the membrane properties of polymersomes (fluidity and mechanical properties).Micrometric (GHUV) and nanometric (LHUV) hybrid vesicles were obtained from diblock copolymers and POPC, a model lipid. LHUV membrane formation and structuration was studied by Cryo-TEM, neutron scattering and fluorescence spectroscopy while GHUV membrane formation and structuration was checked by confocal microscopy. Different membrane structurations have been obtained for GHUVs, depending on the molar mass of thecopolymer or on the lipid composition. On the other hand, the LHUV’s membranes appear to be homogeneous, regardless of the lipid fraction used.The permeability and mechanical properties of the hybrid membranes could be modulated according to the lipid composition. Surprisingly, polymersomes seem more permeable than liposomes. On the other hand, the use of diblock copolymers improve the mechanical properties of the hybrid membranes. The toughness values obtained are much higher than those measured for liposomes and for hybrid vesicles composed of triblock copolymers.Finally, the line tension associated with polymer/lipid interfaces was measured for the first time for hybrid systems. The line tension values founded are comparable to those measured for multi-phase lipid membranes
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Aubert, Elisabeth. "Hydrodynamique de réacteur fluidisé à co-courant descendant de gaz et de solide." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT008G.
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Les reacteurs a ecoulement transportes gaz-solide a co-courant descendant forment une classe de contacteurs encore tres mal connue susceptibles d'applications industrielles importantes. Une etude experimentale conduite sur un reacteur de 50 mm de diametre et 5 m de haut avec du catalyseur fcc, a permis d'obtenir des informations sur les parametres clefs de l'ecoulement: profil de pression, vitesse de glissement gaz-solide, concentration moyenne et profils radiaux de flux de solide. L'ecoulement presente une structure evolutive axialement et radialement, plus homogene qu'en ecoulement ascendant, et essentiellement conditionnee par la vitesse du gaz. Au bas du reacteur, la repartition du flux de solide sur la section est uniforme pour une vitesse de gaz egale a 3 m/s, au-dela le flux de solide est plus important au centre du reacteur, en deca la situation est inversee avec un ecoulement de solide preponderant a la paroi du reacteur. Ce caractere ambivalent a ete relie a l'inversion de signe observee pour les vitesses de glissement: negatives aux faibles vitesses de gaz et positives aux vitesses les plus elevees. Un modele base sur une representation schematique de la structure de l'ecoulement soutient cette explication
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Ben, Abdesselam Azzedine. "Etude et modélisation d'un réacteur à lit fluidisé triphasé du type Verlifluid." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL047N.
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Des particules microporeuses d'alumine de diamètre moyen 3,2 mm sont fluidisées par une émulsion gaz-liquide produite en amont du lit fluidisé par un venturi à émulsion. La position du venturi permet une auto-aspiration de la phase gazeuse (air) grâce à la dépression créée au col du venturi par l'écoulement de la phase liquide (eau). Néanmoins, les phases liquide et gazeuse peuvent être alimentées de manière indépendante. Pour les deux types d'écoulements, la porosité, les trois retentions, les régimes d'écoulements, la vitesse minimale de fluidisation diphasique et triphasique ainsi que la puissance mécanique dégradée ont été déterminées. Les mesures d'oxygénation dynamique, conduites avec deux sondes à oxygène placées à l'entrée et à la sortie du lit fluidisé ont permis d'évaluer la conductance de transfert gaz-liquide (kLa) dans le venturi, le lit fluidisé et dans l'ensemble du réacteur. Pour une même puissance mécanique dégradée, le coefficient de transfert gaz-liquide kLa dans le venturi est 2 à 4 fois supérieur à celui du lit fluidisé. Pour l'ensemble du réacteur, les valeurs expérimentales en fonction de la puissance mécanique dégradée et en fonction des vitesses de gaz et de liquide sont du même ordre de grandeur que celles proposées dans la littérature. Enfin, la modélisation de l'oxydation catalytique d'une solution aqueuse de glucose sur des particules microporeuses d'alumine imprégnées de platine montre que, dans les conditions opératoires étudiées, le fonctionnement du réacteur est limité par la résistance diffusionnelle interne du catalyseur
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El, Ganaoui Karima. "Homogénéisation de modèles de transferts thermiques et radiatifs : Application au coeur des réacteurs à caloporteur gaz." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002091.
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Dans le cadre de l'homogénéisation, nous étudions des problèmes de transfert d'énergie posés dans un domaine solide perforé périodique où coexistent deux échelles d'espace (macroscopique et microscopique). Ces problèmes modélisent le transfert de chaleur par conduction dans le solide et par rayonnement au bord de chaque perforation. La présence du rayonnement implique des conditions aux limites non usuelles (vis à vis de la théorie de l'homogénéisation). Deux types de rayonnement sont considérés: rayonnement en milieu infini (condition non linéaire) et rayonnement en cavité à parois grises diffusantes (condition non linéaire et non locale). L'homogénéisation dans les deux cas conduit à un modèle de conduction posé dans un solide équivalent ayant! une conductivité effective qui prend en compte le rayonnement aux bords. Nous développons donc une méthodologie (homogénéisation et validation) basée sur une justification théorique du processus d'homogénéisation via la méthode de convergence à deux échelles et une validation numérique via des simulations au moyen du code de calcul CAST3M. Cette étude est menée dans le cadre de l'analyse de fonctionnement des réacteurs à caloporteur gaz. Les résultats sont également exploitables pour d'autres domaines perforés impliquant les phénomènes de transferts en question.
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Garcia, Valérie. "Exploitation des modèles de tendance stoechiométriques et cinétiques pour l'optimisation des réacteurs discontinus de chimie fine." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT032G.
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Ce travail aborde le probleme de la recherche des conditions optimales de fonctionnement d'un reacteur discontinu ou semi-continu grace a l'utilisation d'un modele dit de tendance. Ce modele est obtenu en identifiant pour une transformation chimique en phase liquide-liquide pseudo-homogene, un schema stchiometrique et des grandeurs cinetiques a partir de donnees experimentales facilement accessibles, telles que les concentrations initiales et finales des differents constituants, l'evolution de la temperature et la duree de l'operation. Une etude de sensibilite des methodes d'identification utilisees est presentee. L'importance du choix de la base de donnees initiales a ete mise en evidence. Ce modele est utilise pour le calcul des conditions operatoires optimales de la reaction: trajectoires de temperature et de debit, quantite de reactifs, temps d'operation, a l'aide d'une procedure de programmation non lineaire (gradient reduit generalise). La strategie developpee permet d'optimiser simultanement les differents parametres, en presence de bornes traduisant les limites de variation des variables et de contraintes permettant de tenir compte de la realite experimentale, par exemple des limites de capacites de chauffe-refroidissement de l'installation. . . L'outil mis au point a ete valide en simulation sur des exemples reactionnels classiques. La globalite de la demarche a ete appliquee a la recherche des conditions operatoires optimales d'un exemple complexe de transformation: la reaction de degradation alcaline du fructose conduisant a la formation d'acide lactique
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Khaled, Ahmed Redouane. "Contribution de l'outil bond graph pour la modélisation des réacteurs chimiques en vue de leur supervision." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-Khaled.pdf.
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Un processus chimique est le siége de phénomènes de transfonnations chimiques et/ou biochimiques, thennodynamiques et hydrauliques. Ce type de processus est généralement un procédé polluant et à risque. Ils nécessitent alors pour leur pilotage, analyse et conception de système de surveillance, des modèles précis, à caractère muItidiscipIinaire et unifié. L'objectif de celte thèse est le développement d'une approche générique à l'aide des bond graphs pour la modélisation des réacteurs chimiques afin d'améliorer la conception et la supervision des processus chimiques. Dans ce domaine, un certain nombre de travaux a été développé et validé par des applications réelles et par un outil logiciel pour l'informatisation des procédures de génération des modèles et algorithmes de détection et localisation de défaillances. Les modèles bond graph concernés par les travaux existants mettent en œuvre une seule énergie (systèmes fluidiques) puis deux énergies (systèmes thermofluides). L'extension de ces résultas de recherche à des procédés chimiques représente un intérêt scientifique innovant. En effet, les phénomènes chimiques introduisent une complexité supplémentaire aux procédés énergétiques par l'adjonction des phénomènes de transformation de la matière. Sur le plan théorique, il s'agit alors de développer des modèles bond graphs génériques de réacteurs et de phénomènes chimiques. Ces modèles sous fonne d'une base de bibliothèque seront utilisés pour la construction des modèles formels dynamiques des procédés chimiques complexes. Une contribution à la génération automatique de relations de redondance analytique formelles pour l'analyse de surveillabilité de ces systèmes est développée. La surveillance des procédés chimiques du point de vue de la protection de l'environnement et du personnel (contrôle de l'apparition de réactions secondaires, risque d'explosion par exemple) constitue une thématique d'actualité.
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Choukri, Karim. "Un formalisme pour les tests statistiques de conformité de modèles pour des séries chronologiques : application à la détection de changements de modèles." Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications(Paris), 1994. http://www.theses.fr/1994ENST0027.
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L'analyse des séries chronologiques et l'identification des systèmes nécessitent la détermination d'un modèle paramétrique d'inférence. Ce choix est donc d'une importance cruciale. Une structure de modèles inappropriée (ou sur paramétrisée) peut conduire a une complexité de calcul non nécessaire pour l'estimation de ses paramètres. A l'opposé, une structure de modèles sous-paramètrisée peut produire des résultats non significatifs. Le but principal de notre travail, est d'élaborer une méthodologie statistique générale qui puisse être utilisée pour la validation de structures de modèles les plus appropriées possibles (selon un certain sens statistique). La classe de tests développés, repose sur la construction de statistiques du minimum de Chideux, tenant compte des déviations entre les moyennes ergodiques de certaines transformations non linéaires du processus et de leur moyennes d'ensemble. Les distributions asymptotiques exactes de ces tests sont calculées sous l'hypothèse de base ho (modèle valide) et sous des hypothèses alternatives locales et globales. Pour illustrer la flexibilité de ces procédures générales, des versions explicites de ces tests sont construites, calibrées et appliquées sur des données réelles afin d'y détecter d'éventuels changements brusques de modèle. Finalement, nous présentons des résultats de simulation pour mettre en avant les performances des procédures de test ici développées
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Ait-Amer, Slimane. "Elaboration d'un logiciel général de simulation de réacteurs de CVD." Toulouse, INPT, 1994. http://www.theses.fr/1994INPT004G.
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Le procede de depot chimique a partir d'une phase vapeur (cvd) est d'une grande importance dans de nombreux secteurs industriels, notamment l'industrie microelectronique. Le but de ce travail est de developper un modele mathematique decrivant le fonctionnement des reacteurs de cvd. Dans un premier temps, pour resoudre le probleme des ecoulements, nous avons utilise un logiciel de commerce nomme estet. Par la suite, nous avons elabore un programme qui traite des phenomenes de transfert de matiere avec reactions chimiques en phase gazeuse et sur les surfaces solides. Ce programme est construit d'une telle facon qu'il soit compatible avec estet, c'est a dire qu'il puisse utiliser les post et preprocesseurs d'estet ainsi que ses resultats. Le code de calcul ainsi etabli a servi a realiser trois etudes detaillees. La premiere, concerne l'etude du depot de silicium, polycristallin pur a partir du silane, dans des reacteurs dits a murs froids. La deuxieme, a porte sur l'etude du depot de silicium, polycristallin pur a partir du silane et dope in situ au phosphore a partir d'un melange de silane et de phosphine, dans un reacteur tubulaire horizontal a murs chauds, comprenant un compartiment de huit plaquettes. La derniere partie est consacre a l'etude du depot de silicium polycristallin a partir du disilane dans le meme reacteur tubulaire horizontal. L'analyse des resultats obtenus, met en evidence le role tout a fait determinant jouees par les reactions en phase gazeuse qui creent des especes nouvelles qui, eventuellement, participent au depot de films solides. Le travail demontre egalement, les possibilites actuelles et l'interet pour l'industrie, de la modelisation et de la simulation du fonctionnement des reacteurs de cvd
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Capdeville, Daniel. "Modélisation d'écoulements à l'intérieur de chambres de combustion par assemblage de réacteurs chimiques élémentaires : approche numérique." Toulouse, ENSAE, 1993. http://www.theses.fr/1993ESAE0015.
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L’écoulement turbulent à l'intérieur d'une chambre de combustion est modélisé par un assemblage de réacteurs chimiques élémentaires. À cette modélisation il peut être associé un programme de cinétique chimique permettant d'obtenir les performances globales (rendement, plages de stabilité) de la chambre étudiée. Ce dernier point n'est pas traité ici. Dans la première partie, les grandeurs moyennes de l'écoulement sont issues de la résolution des équations de Navier-Stokes moyennées. L’utilisation d'un traceur numérique et le développement de nouvelles techniques d'identification permettent une modélisation de l'écoulement par un assemblage de réacteurs élémentaires. Cette approche a été validée sur trois géométries différentes : 2D plane, 2D axisymétrique, et 3D. Dans la deuxième partie, l'écoulement est calculé en effectuant une simulation de type L. E. S. La géométrie étudiée est une marche descendante. La modélisation obtenue est comparée avec celle issue d'un calcul stationnaire (première partie).
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Ognier, Stéphanie. "Contribution pour le contrôle dynamique du colmatage en bioréacteur à membranes." Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20143.
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Anfray, Jérôme. "Acquisition des données pour la modélisation d'une colonne à bulles Fischer-Tropsch." Lyon 1, 2005. http://www.theses.fr/2005LYO10249.
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Les réacteurs colonnes à bulles de synthèse Fischer-Tropsch (FT) permettent de convertir le gaz de synthèse en hydrocarbures liquides. On rencontre de nombreux problèmes pour leur extrapolation. Nous apportons ici des éléments de modélisation utiles à leur dimensionnement. La première partie présente des résultats cinétiques expérimentaux obtenus dans une cuve agitée, avec un catalyseur Co/Al2O3 pour des rapports H2/CO variant entre 1,6 et 3,2. La deuxième partie traite de la modélisation instationnaire de la cuve agitée G/L/S. Les équilibres G/L sont calculés avec une équation d'état pour la phase gaz et des relations asymptotiques pour le liquide. Un modèle cinétique a été développé à partir des résultats expérimentaux. L'efficacité du transfert de chaleur entre phases a été étudiée. La dernière partie présente l'extrapolation du modèle à un réacteur de taille industrielle. L'influence de la température et des limitations de transfert de masse sur la production chimique a été explorée
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Foucher, Laurent. "Utilisation de la méthode des éléments finis pour la simulation des réacteurs à termes sources distribués : application aux réacteurs électrochimiques et au chauffage par induction électromagnétique." Toulouse, INPT, 1994. http://www.theses.fr/1994INPT029G.
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L'auteur s'interesse plus particulierement a la mise en uvre d'une methode d'integration, appelee methode des elements finis, pour la simulation de reacteurs a termes sources distribues. Il s'agit d'etudier les distributions de potentiel d'echange dans le cas de deux types de reacteurs et de mettre en evidence le couplage emetteur/recepteur energetiques. Dans cette logique, deux domaines sont explores: les reacteurs electrochimiques et le chauffage par induction electromagnetique. Dans la premiere partie, l'auteur presente l'etude d'un reacteur electrochimique a cathode volumique lorsque les champs electrique et vitesse sont croises. L'objectif est de connaitre la distribution de potentiel a l'interieur de ce type de reacteur afin de delimiter le volume utile. Pour cela, un developpement complet de la resolution des equations differentielles aux derivees partielles par la methode des elements finis est propose. Avec cet outil, l'auteur s'interesse alors a la simulation de reacteurs de differentes tailles industrielles et de nouvelles configurations geometriques. Dans la deuxieme partie, l'auteur propose les profils de puissance dissipee au sein d'un milieu granulaire chauffe par induction electromagnetique. L'integration par la methode des elements finis du modele de distribution de temperature est appliquee au chauffage d'un lit de charbon actif. Pour une frequence de travail de 880 khz, le lit granulaire se comporte comme un materiau homogene equivalent avec une puissance nulle au cur du reacteur. Ce phenomene disparait pour une frequence de 3,3 mhz et l'on observe un comportement intermediaire entre le cas precedent et le chauffage purement volumique
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Benkrid, Karima. "Étude globale et locale de l'hydrodynamique des écoulements gaz-liquide dans les réacteurs à lit fixe." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL027N.
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Ce travail contribue à la compréhension des mécanismes d'écoulement dans les réacteurs à lit fixe fonctionnant à co-courant de gaz et de liquide. L'écoulement gaz - liquide en régimes à haute interaction (pulsé et bulles dispersées) est décrit à l'échelle du réacteur par des modèles basés sur l'interaction liquide - solide (équation d'Ergun, et équation fondée sur l'écoulement en couche limite laminaire) et gaz - liquide (concept de la vitesse de glissement). La combinaison des modèles permet d'estimer à priori deux paramètres de fonctionnement : la perte de pression et la saturation de liquide. Les modèles sont validés par comparaison des prédictions à une banque de données d'environ 1500 mesures en co-courant vers le haut et de 460 mesures en co-courant vers le bas. La qualité de prédiction obtenue est équivalente aux meilleures corrélations empiriques de la littérature. Afin d'étudier l'écoulement à l'échelle des interstices du milieu poreux, un réacteur quasi-bidimensionnel est conçu en utilisant les méthodes de l'analyse dimensionnelle. Son comportement hydrodynamique global (perte de charge, régimes d'écoulement) est très proche des réacteurs à lit fixe classiques. L'écoulement des bulles de gaz en régime à bulles dispersées est étudié à l'échelle des pores par des enregistrements à l'aide d'une caméra vidéo haute fréquence et par un réseau de sondes conductimétriques. Les bulles de gaz traversent les rétrécissements verticaux du milieu poreux par des à coups de vitesse et stagnent et oscillent dans les élargissements. L'hétérogénéité de leur taille, de leur forme et de leur vitesse est quantifiée.
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Tayakout, Mélaz. "Modélisation et étude expérimentale d'un réacteur à membrane catalytique." Lyon 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LYO10276.
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Les reactions de deshydrogenations sont thermodynamiquement equilibrees et le reacteur a membrane catalytique (rmc) devrait, d'apres la litterature, permettre le deplacement de cet equilibre. Notre objectif est de verifier avec une modelisation et des experiences le bien-fonde des travaux anterieurs. Les pores catalytiques etant consideres comme des micro-reacteurs, les parametres de fonctionnement sont l'alimentation en reactif et un rapport analogue au module de thiele. L'etude de ces points par une modelisation peut caracteriser l'interaction transport/reaction. Le modele etabli se traduisant par un systeme d'equations aux derives partielles non lineaires, nous avons procede a une etude numerique en utilisant deux methodes en vue soit d'une optimisation soit de l'estimation des parametres. Ces parametres sont les coefficients de diffusion effectifs des constituants dans la membrane. Une methode originale d'estimation est proposee. La reaction de deshydrogenation du cyclohexane est choisie comme application. Le modele etabli, une fois valide, permet une serie de simulations qui montre que l'equilibre thermodynamique ne peut etre deplace pour la configuration du co-courant. Les auteurs dans la litterature n'observent pas de deplacement de l'equilibre thermodynamique mais un depassement de la conversion a l'equilibre d'un lit fixe dont l'alimentation est egale a celle du compartiment du rmc ou le reactif est introduit
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Magnaudeix, Sylvain. "Etude et modélisation du fonctionnement des réacteurs de CVD, axisymétriques, à parois froides." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT046G.
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Le procede de depot chimique a partir d'une phase vapeur (cvd), presente une grande importance dans de nombreux secteurs industriels et, en particulier, pour la microelectronique. Le but de ce travail etait de construire un modele representant le fonctionnement des reacteurs de cvd, axisymetriques, a parois froides. Un logiciel, appele cwcvd, a ainsi ete mis au point. Il permet de determiner les distributions des vitesses d'ecoulement des gaz, de leur temperature, et de la concentration des differentes especes, reactifs ou produits des reactions, au sein de ce type d'appareils. Ce logiciel resout les equations de conservation de la quantite de mouvement, de la chaleur, et de chaque espece, couplees aux equations de vitesse de production ou de consommation par reactions chimiques. Deux applications particulieres ont fait l'objet d'une etude detaillee. La premiere concerne la region d'entree dans un four tubulaire a parois chaudes, la seconde, une configuration axisymetrique simple de reacteur a chauffage rapide. Dans les deux cas, nous avons considere le depot de silicium polycristallin par pyrolyse du silane. L'analyse theorique originale que nous avons effectuee, apporte un grand nombre d'informations interessantes sur le fonctionnement de ces deux reacteurs. Elle met en evidence le role, tout a fait determinant, joue par les reactions en phase homogene qui prennent place dans les gaz chauds, avant qu'ils n'atteignent les substrats, et qui creent des especes nouvelles. La discussion des resultats nous a permis de mieux cerner les possibilites et les limites des deux types d'equipements que nous avons etudies, et ainsi, de preciser les domaines d'application ou ils pourraient etre les plus utiles. Notre travail demontre tres clairement les possibilites actuelles et l'interet pour l'industrie de la modelisation et de la simulation numerique du fonctionnement des reacteurs de cvd
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Robbe, Marie-France. "Modélisation en dynamique rapide d'accidents dans le circuit primaire des réacteurs à eau pressurisée." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2003. http://www.theses.fr/2003ECAP0929.
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Deux types d'accidents, pouvant se produire dans le circuit primaire d'un Réacteur nucléaire à Eau Pressurisée (REP) et impliquant des phénomènes de dynamique rapide, sont analysés. L'Accident de Perte de Réfrigérant Primaire (APRP) est l'accident de dimensionnement des REP actuels. Il s'agit d'une brèche de grande dimension sur une tuyauterie du circuit primaire. Une onde de décompression se propage à travers le circuit. Les différences de pression entre les différents volumes du réacteur induisent des efforts mécaniques importants sur les structures de la cuve et peuvent détériorer le cœur du réacteur. Le circuit primaire commence à se vider dès l'ouverture de la brèche. La pression décroît brutalement, entraînant une vaporisation massive. Deux simulations thermo-hydrauliques de la phase de décompression d'un APRP avec le code de calcul Europlexus sont présentées. Le circuit primaire est décrit par un modèle filaire, incluant les perturbations hydrauliques du circuit. Les principales différences entre les deux calculs concernent le type de réacteur, la localisation et le modèle de la brèche, et l'initialisation du calcul accidentel. L'explosion de vapeur est un accident hypothétique grave pouvant se produire à la suite de la fusion du cœur du réacteur. La partie fondue du cœur (dénommée corium) tombe dans le fond de la cuve. L'interaction du corium chaud avec l'eau froide restant au fond de la cuve induit une vaporisation massive et brutale de l'eau. Une onde de choc se propage dans la cuve, ce qui peut endommager sérieusement les structures avoisinantes ou percer localement la cuve. Cette thèse présente une synthèse d'études paramétriques d'une explosion dans le fond de cuve d'un REP avec le code Europlexus, le chaînage du code de thermo-hydraulique Mc3d dédié à la phase de prémélange avec le code Europlexus permettant le calcul de l'explosion, et un benchmark entre les codes Cigalon et Europlexus sur la maquette Vulcano.
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Rubiolo, Pablo. "Modélisation du transfert thermique dans un milieu poreux : application aux réacteurs nucléaires en situation accidentelle." Aix-Marseille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000AIX11055.
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Une méthode pour calculer les coefficients des équations macroscopiques de bilan d'énergie d'un milieu poreux a été proposée dans ce travail. Le modèle tient compte des échanges d'énergie par rayonnement, conduction et convection. Cette méthode est développée afin de modéliser le comportement thermique d'un cœur d'un réacteur à eau pressurisée (REP) lors d'un accident grave. Notre approche considère le cœur d'un REP comme un milieu poreux absorbant, émetteur et de grande épaisseur optique, composé par une phase solide et par une phase fluide. La phase solide est constituée par des particules opaques à surfaces diffuses et grises, ayant une taille beaucoup plus grande que la longueur d'onde du rayonnement. La phase fluide, qui remplit les pores, est un milieu semi-transparent composé par un gaz transparent (l'hydrogène dans notre application) et un gaz semi-transparent (la vapeur d'eau) dont les propriétés optiques sont approchées à partir d'un modèle de bandes noires. Notre modèle a plusieurs avantages par rapport aux approches classiques en ce qui concerne la modélisation des échanges radiatifs. Tout d'abord il s'agit d'un modèle tridimensionnel simple à implémenter et ensuite il prend en compte : les effets des variations de température à la surface des particules, l'interaction entre le transfert par rayonnement et par conduction, la présence de la vapeur d'eau et le saut de température existant aux frontières du système. Le modèle a été évalué pour des arrangements de sphères ou de cylindres. Les résultats obtenus à partir de notre modèle ont été comparés d'une part, à des résultats de simulation numériques (méthodes des éléments finis) et d'autre part, à des expériences. Cette comparaison a montré que notre modèle semble bien prédire les résultats expérimentaux ainsi que les simulations par éléments finis et ce, pour une gamme de porosités, d'émissivités et de conductivités plus grande que dans les autres approches.
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Chamayou, Alain. "Étude d'une réaction polyphasique de chimie fine : modélisation - mise au point d'un réacteur pilote continu." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT022G.
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La mise en uvre des syntheses de chimie fine resulte la plupart du temps de la determination a la paillasse de conditions operatoires optimisees; les changements d'echelle successifs du procede sont ensuite geres de maniere empirique. Dans le cas de reactions en milieu polyphasique cette attitude peut conduire a des limites a cause des couplages entre les cinetiques physiques de transfert de matiere et les cinetiques chimiques. Dans ce travail, nous avons voulu sur l'ensemble de la synthese de l'amiodarone proposer une demarche plus rationnelle: sur la base d'un modele complet, decrivant de maniere detaillee l'ensemble des processus physiques et chimiques, nous avons identifie les etapes limitantes du procede et propose un modele simplifie permettant de faciliter le passage en continu de cette synthese. Dans ce contexte nous avons aborde la mise au point d'un procede alternatif pouvant se substituer aux cuves agitees continues traditionnelles et base sur la mise en uvre des melangeurs statiques dans un reacteur boucle. Apres une synthese bibliographique generale sur les melangeurs statiques et leurs applications potentielles nous presentons les resultats obtenus sur ce nouveau reacteur en ce qui concerne la synthese de l'amiodarone base
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Duquenne, Philippe. "Application du chauffage par induction électromagnétique aux milieux granulaires." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT026G.
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L'objet de ce travail est l'etude et la caracterisation du comportement d'un lit granulaire soumis a un champ d'induction electromagnetique. Une serie d'experiences menee sur un petit nombre d'elements metalliques a permis de montrer l'homogeneite de la repartition energetique entre eux, et de jeter les bases d'un modele susceptible de caracteriser le transfert de puissance entre l'inducteur et sa charge. Ce modele, base sur l'assimilation d'un milieu granulaire a un faisceau de cylindres infiniment longs, a ensuite ete applique a des lits de billes de plomb et de cuivre. Cette etape a mene a la justification des hypotheses adoptees sur un large domaine de frequences, et a designe ce parametre comme etant le plus determinant sur la fiabilite des resultats. Enfin, l'exploration des profils de puissance dissipee au sein de lits de charbon actif a mis en evidence le passage progressif entre deux comportements extremes du milieu: a faible frequence, celui-ci se comporte comme un materiau homogene equivalent; aux frequences elevees, chaque particule reagit au champ inducteur independamment de sa position
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Brisson, Sylvie. "Procédé pilote de fractionnement des coques de tournesol : étude rhéologique de la fraction hémicellulosique et de ses applications en formulation." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT011G.
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Le procede d'obtention d'hemicelluloses de coques de tournesol a ete etudie. Apres un broyage et un traitement aqueux, l'extraction en reacteur agite par une solution de soude solubilise 75 % du potentiel inital. Apres concentration, acidification et addition d'ethanol, les conditions de separation du precipite par un filitre-presse ont ete etablies. L'utilisation pour l'extraction basique d'un systeme pilote continu (extrudeur bi-vis) a ete optimisee par la methode des plans d'experience. Son effet de cisaillement conduit a une efficacite de solubilisation identique pour des rapports liquide/coques reduits de 60 % et rend inutiles les etapes prealables. La poudre hemicellulosique est soluble dans l'eau a 65c et le comportement rheologique des solutions est epaississant pour des concentrations de 2 a 5 %, et gelifiant pour des concentrations superieures ou par abaissement de la temperature. Son caractere stabilisant en milieu lacte a ete confirme par sa formulation dans des produits alimentaires. Son incorporation augmente la viscoplasticite d'une peinture ou d'un emulsion cosmetique. Dans ce dernier cas, la methode des plans d'experience a permis de correler des parametres viscoelastiques et des appreciations sensorielles.
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Cuille, Pierre. "Approche de la simulation dynamique : application aux procédés discontinus." Toulouse, INPT, 1986. http://www.theses.fr/1986INPT013G.
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Etude par simulation d'un reacteur agite homogene, travaillant eventuellement a ebullition. Puis developpement d'un logiciel de simulation d'operations de distillation en discontinu, avec ou sans reactions chimiques. Etude des problemes theoriques et de leur mise en oeuvre numerique
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Viel, Frédéric. "Stabilité des systèmes non linéaires contrôlés par retour d'état estimé. Application aux réacteurs de polymérisation et aux colonnes à distiller." Rouen, 1994. http://www.theses.fr/1994ROUES017.
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Cette thèse est consacrée à la synthèse d'observateurs grand gain, observateurs à convergence exponentielle de systèmes non linéaires et à leur utilisation dans des lois de commande par feedback. Un principe de séparation est obtenu : il est montré qu'un feedback stabilisant (au sens de la stabilité asymptotique globale) qui utilise les estimations d'état fournies par un observateur à convergence exponentielle conserve sa propriété nominale de stabilisation sous une hypothèse de bornitude des trajectoires du système contrôleur-observateur. La méthodologie dégagée pour la construction d'observateurs à convergence exponentielle et l'application du principe de séparation est illustrée pour deux procédés largement répandus en pétrochimie: les réacteurs de polymérisation et les colonnes à distiller binaires. L'élaboration du contrôleur nominal globalement asymptotiquement stable est réalisée à partir de la technique classique de la linéarisation entrées/sorties pour les réacteurs de polymérisation, tandis que dans le cadre des colonnes à distiller, une méthode utilisant les fonctions de Liapunov du système en boucle ouverte est développée
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Crignon, Anne-Marie. "Modélisation et simulation d'un réacteur discontinu : application à une polymérisation en émulsion." Lyon 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LYO10066.
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La maitrise d'une reaction realise en semi-continu implique le controle des trajectoires de temperature et de concentration. La commande de tel systeme implique la modelisation du processus par couplage irreductible de bilans de matiere et d'energie. Nous proposons une methode par l'elaboration et l'identification de modeles de connaissance de reacteurs fermes ou semi-fermes, basee sur une approche de type genie chimique et constituee de deux etapes: modelisation des transferts thermiques dans le reacteur et identification d'un modele cinetique formel. En exemples sont traitees la modelisation d'une reacteur pilote de 160 l, et celle d'un reacteur industriel de 12. 5 m#3. La reaction qui sert de support a notre etude est une polymerisation en emulsion
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Barbé, Jean-Patrick. "Modélisation des échangeurs-réacteurs compacts." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0146.
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Le contexte industriel est favorable aux échangeurs-réacteurs catalytiques intensifiés puisqu’ils permettent une diminution des limitations aux transferts de matière et de chaleur comparé aux réacteurs conventionnels. Toutefois, l'industrialisation de ces unités est problématique à cause de l'absence de logiciel d’ingénierie de prédiction et d’optimisation de leurs performances. Afin de construire un tel outil, les écoulements, les transferts de matière interne et externe liés aux réactions catalytiques hétérogènes, les transferts de chaleur convectif, conductif, diffusif et par rayonnement sont d’abord analysés, permettant de formuler des hypothèses simplificatrices. Les phénomènes pertinents identifiés sont ensuite mis en équations pour créer la base physique de ProSec Réaction, le nouveau logiciel de simulation des échangeurs-réacteurs. Ce logiciel est validé par comparaison avec les résultats expérimentaux du pilote de vaporeformage du méthane d'Air Liquide et par confrontation avec des simulations tri-dimensionnelles de celui-ci (CFD). L'excellente adéquation entre les résultats expérimentaux et numériques démontre le potentiel de prédiction du modèle mono-dimensionnel développé. Dans le cas particulier des échangeurs-réacteurs à plaques et ailettes catalytiques (wash-coat), une représentation bi-dimensionnelle discrète est construite et permet de tenir compte des effets thermiques radiaux intrinsèques à ces échangeurs particuliers. Enfin, ProSec Réaction est exploité pour évaluer les perspectives d'optimisation géométrique des canaux de l'échangeur-réacteur du pilote d'Air Liquide. Celles-ci montrent la flexibilité et l'intérêt de ce nouvel outil de simulationIntensified heat exchanger reactors are promising technologies in the current industrial context because of their high potential to significantly reduce heat and mass transfer limitations compared to conventional reactors. However, the absence of simulation software for predicting their performances and optimising their geometry inside a flowsheet is limiting the industrialisation of these units. Preliminary to the development of such a simulation tool, flow characteristics, internal and external mass transfers inherent to heterogeneous catalytic reactions, convective, conductive, diffusive and radiative heat transfers are analysed, allowing the definition of simplifying assumptions. The identified relevant phenomena are then modelled and constitute the physical base of ProSec Reaction, the new heat exchanger-reactor simulation software. This software is validated by comparing the predicted values to the Air Liquide steam reforming pilot plant results and to three-dimensional simulation results as well (CFD). The excellent consistency between numerical and experimental results demonstrates the accuracy and the predictive potential of the developed one-dimensional model. In the specific case of wall-coated plate-fin heat exchanger reactors, a discrete two-dimensional model is built and allows the representation of radial temperature gradients in the material, which are intrinsic to these specific heat exchangers. Finally, optimisation perspectives of the Air Liquide pilot plant heat exchanger reactor channel geometry are evaluated thanks to ProSec Reaction. They demonstrate the flexibility and the benefits of this new simulation tool
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Mourgues, Codern Alejandro. "Développement de modèles méso- et macroscopiques pour la séparation gazeuse par membranes : Etude de trois cas." Montpellier 2, 2005. http://www.theses.fr/2005MON20016.
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Auder, Benjamin. "Classification et modélisation de sorties fonctionnelles de codes de calcul : application aux calculs thermo-hydrauliques accidentels dans les réacteurs à eau pressurisés (REP)." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066066.
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Compte-tenu de la complexité des systèmes industriels actuels et des progrès en calcul scientifique, les codes utilisés pour modéliser des phénomènes physiques en ingénierie nucléaire sont souvent coûteux en temps. Il est cependant nécessaire de réaliser des analyses statistiques sur certains événements, et ces analyses demandent de multiples applications du code pour être précises. C'est pourquoi le temps de simulation doit être réduit, en modélisant le code de calcul par une fonction de coût CPU négligeable. Cette modélisation s'effectue sur la base d'un échantillon de quelques centaines de résultats de calculs physiques. Ce travail s'inscrit dans le cadre relativement peu étudié des codes de calcul à réponses fonctionnelles 1D. Ces dernières modélisent l'évolution de paramètres physiques dans le temps, pour un état initial. Différents types d'évolution peuvent se dégager ; c'est pourquoi les (entrées-)sorties sont d'abord divisées en K groupes, une méthode basée sur l'erreur de classification supervisée permettant de sélectionner ce dernier nombre automatiquement. Afin de contourner la difficulté liée aux réponses fonctionnelles, l'idée principale consiste à représenter ces dernières en dimension réduite pour effectuer la régression dans le cadre vectoriel. Pour cela nous proposons une alternative non linéaire à la décomposition sur une base, accompagnée de sa justification théorique. Nous montrons que l'application ainsi construite permet d'approximer une large classe de codes, et est complémentaire de l'approche classique (utilisant une base de fonctions) sur les jeux de données CEA.
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Roche, Stéphane. "Modélisation simplifiée de l'écoulement radial d'un mélange de matériaux fondus à travers des crayons combustibles dans un coeur REP." Aix-Marseille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX11058.
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Dans le cadre des etudes sur les accidents graves rep tel celui qui s'est produit a three mile island unit-2 (tmi-2), le cur du reacteur constitue essentiellement de crayons combustibles se met a chauffer puis a fondre. Durant la phase initiale de degradation du cur, un melange fondu (essentiellement de l'uo#2 et du zro#2) qui constitue le corium se met a couler le long des crayons, puis se bloque a un certain niveau dans le cur. Le corium s'etale alors radialement vers la peripherie du cur. Un modele simplifie a ete elabore pour etudier le phenomene de solidification du corium durant sa propagation transverse entre les crayons combustibles. Le corium s'etale sur un support plan horizontal constitue, soit par une croute de corium solide, soit par une grille d'assemblage. Le modele resout numeriquement l'equation de bilan energetique interfacial et l'equation de la chaleur en regime transitoire monodimensionnel avec presence de termes de convection et de termes source (puissance residuelle). Le modele est valide avec le code marcus developpe a l'iusti. Ce code permet de simuler numeriquement des ecoulements anisothermes par la methode des elements finis. L'objectif du modele simplifie est d'etre integre dans des logiciels de calcul de scenarios d'accidents graves comme icare 2
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Fillon, Manuel. "Développement d'une méthodologie pour la modélisation et la simulation des réacteurs discontinus. Application à la fermentation brassicole." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT026G.
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Les bases necessaires a la construction de modeles stoechio-cinetiques sont les connaissances experimentales acquises dans le laboratoire ou sur les pilotes industriels, et les connaissances theoriques obtenues par une etude bibliographique. La demarche classique consiste a construire les lois cinetiques a partir des connaissances theoriques, et a identifier les parametres qui s'y rattachent sur les differents jeux de donnees experimentales disponibles. Lorsque l'adequation modele/experience n'est pas correcte, il est difficile de repondre aux questions suivantes : les donnees experimentales sont-elles correctes ? les parametres cinetiques peuvent-ils etre estimes ? a cette approche globale, qui ne permet pas de retour direct sur les questions posees, nous preferons une approche sequentielle et progressive qui permet de juger tres tot de la qualite des mesures et ensuite de mettre en place les lois simplement a partir d'une analyse du resultat experimental. Ces deux premieres etapes reposent sur des contraintes imposees par les bilans de matiere. La premiere etape correspond au jugement de la qualite des donnees experimentales, les mesures erronees sont detectees, puis eliminees par filtrage sur des bilans atomiques. La deuxieme phase, une analyse factorielle des donnees, permet d'assister la conception du modele cinetique. Le schema reactionnel propose ainsi que les differents mecanismes cinetiques, sont testes pour savoir s'ils sont en adequation avec la connaissance experimentale. L'estimation des parametres cinetiques intervient dans la troisieme phase. Un modele tres general de reacteur biologique integrant les aspects thermodynamiques et les resistances aux transferts, a ete developpe et valide. Cette approche a necessite d'abord de travailler les deux premieres etapes sur le plan theorique. Les methodes sont presentees et critiquees, avec dans chaque chapitre, une illustration sur deux exemples de reacteurs biologiques utilises en brasserie.
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Denis-Vidal, Lilianne. "Identification d'un système biochimique, modélisation et contrôle d'un système de réacteurs." Compiègne, 1993. http://www.theses.fr/1993COMPD640.
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Le premier problème aborde dans ce travail est celui de l'identifiabilité de paramètres cinétiques intervenant dans la vitesse d'une réaction biochimique. Le cadre est non linéaire, deux techniques ont été employées pour conduire cette étude. La linéarisation autour d'un point d'équilibre et le développement en série autour de l'état initial. Nous montrons d'une part que la deuxième technique est la mieux adaptée a notre problème et que d'autre part avec quatre expériences bien choisies tous les paramètres sont structurellement globalement identifiables. Nous traitons ensuite le problème de l'identification numérique par une méthode de moindres carres pondérés pénalisée. Plusieurs poids sont envisages. Enfin nous étudions la précision des résultats obtenus et la possibilité de l'améliorer. Le deuxième problème aborde est celui de l'optimisation d'un système de réacteurs en boucle fermée. Nous modélisons d'abord ce système : un réacteur d'oxydation modélisé par des équations de transport à vitesse constante et dont les deuxièmes membres non linéaires comportent le terme cinétique dont on a identifie les paramètres dans la première partie, et, un réacteur de réduction modélisée par des équations différentielles linéaires. Ensuite nous montrons l'existence, l'unicité et la positivité des solutions de ce modèle. Nous abordons enfin le problème d'optimisation du rendement du système.
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Ramdani, Kamel. "Le réacteur à inversion de flux pour la destruction de composés organiques volatils : modèles, expériences et dynamique." Lyon 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LYO10227.
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Leturia, Mikel. "Étude hydrodynamique et modélisation des réacteurs de carbochloration." Thesis, Compiègne, 2013. http://www.theses.fr/2013COMP2097.
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Cette thèse aborde l’étude expérimentale des écoulements gaz-solide et la modélisation des réacteurs à lit fluidisé. L’application analysée concerne la carbochloration de la zircone (ZrO2), opération préliminaire indispensable à l’obtention de zirconium métallique. L’objectif principal est de mieux comprendre et de modéliser le comportement des réacteurs existants pour améliorer et optimiser leur rendement. La démarche entreprise consiste dans un premier temps à étudier et comprendre l’hydrodynamique des lits fluidisés de carbochloration. Les résultats obtenus montrent que le noir de carbone joue un rôle d’agent d’écoulement en améliorant la coulabilité de la zircone et donc le comportement du mélange ZrO2/C. De plus, une bonne dispersion du noir de carbone sur les particules de zircone est essentielle pour optimiser son rôle d’agent d’écoulement et obtenir un mélange ZrO2/C plus résistant à la ségrégation. A partir des données expérimentales, différentes méthodes et corrélations sont proposées pour prédire la taille et la densité des agglomérats, la vitesse minimale de fluidisation, l’expansion du lit fluidisé et le débit d’élutriation des particules. Les résultats obtenus lors de l’étude hydrodynamique sont ensuite utilisés pour modéliser le comportement des réacteurs industriels, par un couplage de l’hydrodynamique et de la cinétique chimique. Ce modèle permet la résolution des équations de bilan de matière, de bilan de population et de bilan thermique en régime transitoire. Il est ainsi possible de prédire les performances des réacteurs (conversion de chlore, granulométrie dans le lit fluidisé, débit d’élutriation, etc.) en fonction des conditions opératoiresThis thesis deals with the experimental study of gas-solid flows and the modeling of fluidized bed reactors. The industrial application investigated in this work corresponds to the carbochlorination of zirconium dioxide (ZrO2), which is an essential step for the production of zirconium metal. The main objective is to develop a model of the industrial reactors and provide a better understanding of their behavior. The approach consists first in studying the hydrodynamics of fluidized bed carbochlorination reactors. The results show that the carbon black acts as a flow conditioner (glidant) and improves the flow properties of the ZrO2/C mixture. The presence of tiny spherical carbon nanoparticles on the surface of relatively large oxide particles reduces the interparticle forces and friction between adjacent particles. A good dispersion of the carbon nanoparticles is needed to enhance their ability to act as a glidant and also increase the resistance to segregation of the resulting mixture. From the experimental data, different methods and correlations are developed to predict the agglomerate size and density, the minimum fluidization velocity, the bed expansion and the elutriation flow rate. Then, a carbochlorination reactor model is developed by coupling hydrodynamics and kinetics. This model allows the resolution of unsteady-state mass and energy balance equations as well as population balance equations. It is thus possible to predict the chlorine conversion, the composition of the product gas, the elutriation flow rate and the particle size distribution in the bed depending on the operating conditions
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Togbe, Casimir. "Etude cinétique de l'oxydation de constituants de biocarburants et composés modèles : formation de polluants." Phd thesis, Université d'Orléans, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00585394.
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Pour faire face à l'épuisement des combustibles fossiles conventionnels et aux préoccupationsenvironnementales dont le réchauffement climatique, de nouveaux carburants issus de la biomasse sontutilisés purs ou comme co-carburants ; d'autres sont envisagés pour le futur. Une meilleure connaissance dela cinétique chimique d'oxydation des composés présents dans ces carburants alternatifs est indispensable.L'objectif de cette thèse est donc d'obtenir de nouvelles bases de données expérimentales et d'élaborer desmécanismes cinétiques d'oxydation des constituants de ces nouveaux carburants. Des molécules de deuxfamilles chimiques, à savoir les esters méthyliques et les alcools, ont été sélectionnées. L'oxydation de cescomposés purs ou en mélanges a été étudiée en réacteur auto-agité à haute pression (10 atm) et dans un largedomaine de températures (530-1250 K) et de richesses (ca. 0,3-4). Les profils de concentration des réactifs,produits et principaux intermédiaires stables ont été obtenus par spectroscopie d'absorption infrarouge àtransformée de Fourier (IRTF) et chromatographie en phase gazeuse (GC-FID-TCD-MS). Les résultatsobtenus ont permis de proposer des modèles cinétiques permettant de simuler avec un bon accord une grandepartie des résultats expérimentaux obtenus au cours de cette thèse. Les analyses cinétiques ont permis dedéterminer les principales voies de consommation de ces composés (principalement des mécanismes deperoxydation-isomérisation à basse température et de métathèse puis décomposition par β-scission à hautetempérature). Elles ont permis d'identifier les réactions les plus influentes (réactions de métathèse etréactions impliquant particulièrement les composés de la base C0-C2).
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Tano, Retamales Mauricio. "Développement des modèles multi-physiques multi-échelle de caloporteurs sels fondus à haute température et validation expérimentale." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAI083/document.
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Les sels fondus ont récemment été proposés comme milieux caloporteurs à haute température. Dans l'industrie nucléaire, le concept de réacteur à sels fondus (MSR en anglais) est le seul concept de quatrième génération qui propose l'utilisation d'un sel fondu liquide comme combustible nucléaire. Cette innovation présente des aspects positifs pour la conception et la sûreté nucléaire, mais impose de nouveaux défis. Le réacteur rapide à sels fondus (MSFR en anglais) est un concept qui est actuellement étudié dans le projet européen H2020 SAMOFAR, incluant le développement et la validation expérimentale (dans la plateforme expérimentale SWATH) de modèles plus performants pour les sels fondus : tel est l'objectif de ce travail de thèse. En outre les modèles développés peuvent s'appliquer à d'autres MSRs et à d'autres applications énergétiques utilisant des sels fondus comme milieux caloporteurs.La thèse suivante est divisée en trois parties :Premièrement, le développement de modèles pour décrire de façon réaliste certains des phénomènes thermiques microscopiques et macroscopiques associés à l’utilisation de sels liquides fondus comme milieux caloporteurs. Cette partie comprend l’utilisation et le développement de nouveaux modèles neutroniques pour étudier la production d'énergie nucléaire, ainsi que la modélisation des phénomènes turbulents dans les sels fondus, l’étude de l’interaction du rayonnement thermique et la turbulence dans les sels fondus. Enfin, cette partie traite également du développement d’une approche multi-échelle pour l'étude précise de la solidification/fusion dans les sels.Deuxièmement, la conception et la mise en œuvre d’expériences dédiées à la validation de ces modèles. Deux expériences clés ont été conçues au cours de cette thèse et ont été implémentées dans la plate-forme SWATH. L'objectif de ces expériences est d'étudier le comportement de différents modèles de turbulence et de tester les modèles de solidification développés dans les sels fondus.Troisièmement, les modèles développés ont été couplés dans une plateforme multi-physique pour l'étude précise du transitoire drainant du MSFRMolten salts have been recently proposed as high-temperature heat carrier media for energy applications. In the nuclear industry, the Molten Salt Reactors (MSRs) are the only fourth generation concept proposing the usage of a liquid nuclear fuel. This innovative aspect allows proposing improved safety and design features, but it leads to novel challenges. In particular, the Molten Salt Fast Reactor (MSFR) is a MSR concept that is currently being studied in the H2020 European project SAMOFAR. Among the project activities, there are the development of more performant molten salts models and their experimental validation through the SWATH platform. This is the objective of the present thesis. However, the models developed are appropriate for other MSRs and other energy applications using molten salts as heat carrier media.The following thesis is divided into three parts.The first part is dedicated to the development of models for describing realistically some of the microscopic and macroscopic thermal phenomena associated with the usage of liquid molten salts as heat carrier media. This part includes the development and implementation of neutronic models to study nuclear power production in the MSFR, the study of turbulence and turbulence-radiation interaction in molten salt flows and the development of a multiscale approach to model the solidification/melting phenomena in salts.The second part is devoted to the design and implementation of dedicated experiments for validating these models. Two key experiments are addressed: an experiment to study the behavior of different turbulence models after a boundary layer detachment and one to test the multiscale solidification models developed for molten salts.The third part is committed to the coupling of the models developed into a multiphysics platform for the precise study of the draining transient of the MSFR
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Cockx, Arnaud. "Modélisation de contacteurs gaz-liquide : application de la mécanique des fluides numériques aux airlifts." Toulouse, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAT0043.
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Les contacteurs gaz-liquide sont utilisés dans le domaine du traitement des eaux à potabiliser ou résiduaires. Le problème est d’optimiser le transfert de matière entre les bulles de gaz et de liquide. Le premier objectif est de mieux comprendre quels mécanismes physiques locaux contrôlent le transfert de matière et l’hydrodynamique. Nous nous sommes appuyés sur la mécanique des fluides numérique couplée à l’analyse expérimentale. Le deuxième objectif est de proposer une nouvelle approche de calcul pour dimensionner des contacteurs gaz-liquide par des modèles diphasiques filaires. Cette approche constitue un niveau de modélisation de complexité intermédiaire entre la simulation numérique tridimensionnelle et la caractérisation globale des réacteurs. Ce travail se situe donc à l’intersection entre la Mécanique des Fluides et le Génie des Procédés. L’étude a principalement porté sur la modélisation des air lifts. Le code de calcul utilisé est le code ASTRID. Une fois l’hydrodynamique diphasique locale validée, on a simulé le transport de constituant. On montre que la turbulence a une faible contribution à la dispersion axiale. Enfin, nous avons simulé le transfert de matière et comparé nos résultats à l’expérience. Ce premier travail montre les potentialités de la Mécanique des Fluides Numérique couplée à une physique correcte pour simuler le fonctionnement des réacteurs diphasiques. Nous avons ensuite appliqué le modèle à d’autres contacteurs diphasiques ( tube en U, bassin aéré et colonne à bulles).
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Rousseaux, Jean-Marc. "Conception, mise en oeuvre et modélisation de réacteurs pour la précipitation de particules à propriétés contrôlées : application à la pseudo-boehmite." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2000. http://www.theses.fr/2000INPL014N.
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L'objectif de ce travail est de développer des nouveaux réacteurs permettant une bonne maîtrise des réactions de précipitation, processus chimique rapide donnant naissance à une phase solide. Ces nouveaux réacteurs doivent être des mélangeurs rapides capables d'influencer, voire de contrôler les propriétés des particules fabriquées. Deux approches expérimentales ont été adoptées : (1) l'étude des phénomènes de mélange des réactifs et (2) l'étude de l'influence des conditions opératoires sur la précipitation d'un produit modèle. Le produit modèle choisi pour cette étude est la pseudo-boehmite. La pseudo-boehmite, catalyseur industriel, doit satisfaire de nombreuses propriétés : surface spécifique, volume poreux, taille des pores, cristallinité, distribution de taille des particules et morphologie des agglomérats. Ces propriétés sont très sensibles aux conditions opératoires et hydrodynamiques des réacteurs de précipitation. D'où l'intérêt d'utiliser la pseudo-boehmite comme produit modèle pour la précipitation. Quatre réacteurs originaux sont étudiés : le Réacteur à Disque Tournant, le Réacteur à Effet Vortex, le Réacteur avec Alimentation par le Fond et le Réacteur à Jets Lamellaires. L'étude du micromélange, réalisée à l'aide de la réaction chimique test mise au point par l'équipe du Professeur Villermaux et du macromélange, réalisée à l'aide de réacteurs de visualisation et de réactions de décoloration acide-base, ont permis de développer et de modéliser ces nouveaux réacteurs. Les réactions de précipitation de la pseudo-boehmite ont permis de dégager les grandes tendances de l'évolution des propriétés des particules en fonction des conditions opératoires. En vue de comprendre l'effet du mûrissement sur les particules de pseudo-boehmite, forme d'alumine mal cristallisée, l'influence des conditions de mûrissement (température, pH, puissance moyenne d'agitation et concentration de la suspension de particules) sur l'évolution des propriétés des particules est étudiée. Les caractéristiques des particules étudiées sont: la distribution de taille des particules, la taille des cristallites, la cristallinité, la surface spécifique, le volume poreux total et la teneur en eau. Le mécanisme de mûrissement des particules de pseudo-boehmite initialement amorphes a ainsi été mis en évidence et modélisé. Le Réacteur à Disque Tournant a été sélectionné pour réaliser des simulations à l'aide du code commercial FLUENT. L'hydrodynamique et le mélange des réactifs ont été simulés à l'aide du modèle k-e. Les effets de l'influence de la concentration des réactifs, de la vitesse d'agitation et de la position des tubes d'alimentation ont été simulés et comparés aux résultats expérimentaux.
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Ben, Chaabane Mohamed Fadhel. "Intensification de la production d'éthanol biocarburant dans un bioréacteur bi-étagé avec recyclage cellulaire : modélisation et stratégie de conduite." Toulouse, INSA, 2006. http://www.theses.fr/2006ISAT0007.
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L'objectif est l'intensification de la production d'éthanol biocarburant par Saccharomyces cerevisiae dans un Bioréacteur Bi-étagé avec Recyclage Cellulaire (BBRC) en mode continu. A cette fin, nous avons modélisé le fonctionnement du bioréacteur et le comportement dynamique de la levure. Le modèle développé associe les équations de bilans matière et les cinétiques microbiennes en distinguant la biomasse totale et viable en fonction des états physiologiques de la levure dans les deux étages. Le principe du BBRC est l'utilisation du potentiel de la levure à son niveau optimal ; il combine le découplage spatial croissance/production d'éthanol, l'obtention de hautes densités cellulaires et la gestion de l'activité cellulaire par le recyclage de la biomasse entre les deux étages. Des cultures ont permis la quantification du comportement de la levure dans chaque étage, en régimes transitoires et permanents, pour différentes conditions opératoires. La confrontation théorie-expérience est très satisfaisante. L'analyse numérique de l'influence des paramètres opératoires sur les performances du BBRC est présentée, en argumentant du comportement dynamique de la levure dans les deux étages. A l'aide du modèle utilisé comme outil prédictif, nous avons validé la pertinence du BBRC pour l'intensification de la production d'éthanol, à savoir en mode continu permanent, une productivité en éthanol de 40 g. L-1. H-1, un titre en éthanol de 8,3 °GL et une concentration en substrat résiduel nulleThis study aims to intensify the ethanol production with Saccharomyces cerevisiae in a continuous Two-stage Bioreactor with Cell Recycle (TBRC). For this purpose, the bioreactor process and the dynamic behaviour of the yeast were modelled, based on the mass balance and kinetic equations by distinguishing total and viable biomass. It takes into account the yeast physiological states which differ with the environment in the two stages. The TBRC aims to use optimally the yeast potentialities ; it combines the decoupling of growth and ethanol production in two different compartments, the gain of high cell density and the management of the cellular activity by the biomass recycling between the two stages. Cultures allowed the quantification of the yeast behaviour in each stage, in transient and steady states, for various operating conditions. Confrontation between theory and experiment is very satisfactory. The numerical analysis of the operational parameters influence on the TBRC performances and the yeast dynamic behaviour in the two stages are presented. Using the model as a predictive tool, we validated the relevance of the TBRC for the ethanol production intensification, in steady-state continuous mode, up to an ethanol productivity of 40 g. L-1. H-1, an ethanol title of 8,3 °GL and a null residual substrate concentration
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Azzaro-Pantel, Catherine. "Analyse et modélisation du fractionnement des réacteurs de LPCVD : cas du silicium pur ou dopé in situ." Toulouse, INPT, 1991. http://www.theses.fr/1991INPT003G.
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Le depot chimique a partir d'une phase vapeur (cvd) est un procede de grande importance pour les industries de la microelectronique. Les buts de ce travail etaient d'analyser et de modeliser le fonctionnement des reacteurs de cvd a basse pression (lpcvd) de type tubulaire horizontal a paroi chaude, l'un des appareils les plus utilises en pratique. Les cas traites sont ceux de depot de silicium pur ou dope in situ, par pyrolyse de silane. Deux logiciels differents ont ainsi ete constitues. Le premier est un modele global, qui permet d'analyser la totalite d'un equipement et qui determine, a la fois, la distribution de temperature sur les plaquettes a recouvrir et la distribution de la vitesse de depot. Ce logiciel est particulierement bien adapte pour le traitement des depots de silicium pur et de silicium dope in situ au bore. Le second logiciel resulte d'une approche locale et bidirectionnelle qui effectue un traitement beaucoup plus detaille mais ne concerne plus qu'une partie representative du reacteur. Ces travaux ont permis de progresser nettement dans la comprehension des phenomenes complexes qui sont mis en jeu lors du depot de silicium dope in situ au phosphore. L'exploitation systematique de ces deux programmes de simulation numerique et la confrontation des resultats de calcul avec des donnees experimentales se sont revelees riches d'enseignement et permettent d'envisager la mise au point de nouveaux procedes industriels tres performants
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Leclerc, Arnaud. "Conception, réalisation et évaluation de réacteurs micro-structurés gaz-liquide pour des procédés chimiques à fortes contraintes." Lyon 1, 2007. http://www.theses.fr/2007LYO10316.
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La technologie silicium permet aujourd'hui de concevoir de réacteurs micro-structurés dans lesquels les transferts de matière et de chaleur sont améliorés en raison du grand rapport surface sur volume caractéristique des petites échelles. Malgré le nombre croissant de recherches dans ce domaine, assez peu de dispositifs sont aujourd'hui disponibles pour l'étude de réactions gaz-liquide, à haute pression et à haute température. En s'aidant notamment de la Mécanique des Fluides Numérique, différents types de micro-contacteurs gaz-liquide (à film et à phases dispersées) ont donc été conçus et réalisés. Les plus aboutis en terme d'hydrodynamique (contacteurs à écoulement de Taylor) ont été caractérisés à l'aide de réactions supports exigeantes : une hydrogénation catalytique asymétrique (30°C, 1-5bar) ainsi qu'une oxydation partielle d'hydrocarbure en phase liquide (200°C, 25bar). La mise en œuvre de cette dernière avec une alimentation gaz riche en oxygène a permis d'augmenter significativement la productivité du réacteur, et ce dans des conditions de sécurité totale grâce à l'emploi de canaux réactionnels de petites dimensionsCurrent silicon micro-machining techniques make now possible the manufacturing of micro-structured reactors with inner dimensions as low as a few micrometers. A major consequence of their high surface-to-volume ratio is a significant increase of heat and mass transfers which make them appropriate for the investigation of demanding reactions. In spite of the increasing amount of research in this field, very few devices can be used at both high pressure and temperature for the study of gas-liquid reactions. Therefore, several film and dispersed phase contactors have been designed and manufactured, notably with the help of Computational Fluid Dynamics. Taylor flow based contactors, considered as the more convenient in terms of hydrodynamics, were caracterized using an asymetric hydrogenation (30°C, 1-5bar) as well as a partial liquid phase oxidation (200°C, 25bar). Thanks to the intrinsic safety of micro-channels, the latter was also conducted with an enriched oxygen gas feed, thus leading to a significant improvement of the reactor’s productivity
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Richebois, Edwige. "Calculs de coeur REP en transport 3D." Aix-Marseille 1, 1999. http://www.theses.fr/1999AIX11039.
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Ce travail a pour but de definir un schema avance de calcul de cur pour lequel les methodes de calcul sont basees sur l'equation du transport. Ce schema peut apporter des ameliorations sur la qualite du calcul des reacteurs, dans les zones du cur a fort gradient de flux, dans celles ou l'anisotropie du choc est associee a des problemes de frontiere (interface cur-reflecteur) et dans celles presentant des heterogeneites tres fortes (barreaux absorbants). L'etablissement de ce schema en transport a necessite le developpement d'une nouvelle methode de calcul des constantes de reflecteur, les methodes usuelles etant adaptees aux calculs de cur en diffusion a deux groupes et ne pouvant etre extrapolees aux calculs de transport. Nous presentons dans cette these une nouvelle modelisation du reflecteur utilisable quels que soient le nombre de groupes et l'operateur. Les resultats des calculs de cur utilisant les constantes de reflecteur obtenues par cette nouvelle methode font l'objet d'une premiere qualification sur le reacteur de puissance d'edf saint-laurent b1 recyclant du plutonium. Nous avons mis en evidence les apports d'un schema de calcul de cur en transport 3d par rapport a la diffusion ; on note des effets significatifs et des gains potentiels interessants sur le calcul des efficacites de barres. Les resultats obtenus sur un cycle particulier seront a confirmer par une analyse systematique. Nous pouvons desormais effectuer des calculs de cur de reacteur de puissance en transport multigroupe et envisager de traiter des situations difficiles telles que la vidange, la rtv cette methode est actuellement validee sur d'autres paliers rep, des reacteurs d'autres filieres ou experimentaux.
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Nieto, Jean-Pierre. "Analyse et modélisation d'un réacteur de CVD à fonctionnement continu : application au dépôt de SiO² pur et dopé." Toulouse, INPT, 2001. http://www.theses.fr/2001INPT024G.
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Cette étude traite de la modélisation du fonctionnement d'un réacteur industriel continu de dépôt en phase vapeur à pression atmosphérique (APCVD). Cet appareil est utilisé dans l'industrie micro-électronique pour déposer des couches minces de dioxyde de silicium, pur ou dopé aux oxydes de bore et/ou de phosphore. Le modèle combine les équations régissant l'hydrodynamique des gaz, le transfert thermique, le transfert de matière, et les vitesses de réactions chimiques des différentes espèces ; il utilise comme base le logiciel commercial ESTET. Les dépôts de dioxyde de silicium pur sont réalisés à partir de mélanges de tétraéthoxylane (TEOS) et d'ozone, dilués dans l'azote. Dans ce cas, le modèle exploite un schéma chimique proposé par des chercheurs antérieurs, mais qui a dû être repris et perfectionné, jusqu'à ce que le modèle reproduise convenablement les données expérimentales. Une fois qu'il a été mis au point, le modèle a été exploité pour déterminer l'influence des paramètres principaux du procédé. Cette étude a permis de déterminer d'intéressantes possibilités d'augmentation de la productivité du réacteur et d'amélioration de la qualité des dépôts ; ces propositions devront être confirmées par des essais industriels.
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Uhlemann, Jens. "Optimisation et conduite automatique d'un réacteur discontinu-application à la synthèse du 2-furyl oxirane." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT070G.
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Ce travail s'inscrit dans le cadre general de la conduite optimale des reacteurs de synthese de la chimie fine, a l'aide d'une approche conjuguant optimisation et automatisation. La demarche est appliquee a l'exemple de la synthese du 2-furyl oxirane. Le texte est divise en 4 parties et 13 chapitres. La premiere partie bibliographique situe le contexte general des procedes discontinus de la chimie fine. Les chapitres abordent successivement les problemes generaux associes a la conduite des reacteurs discontinus, outil principal de la transformation de la matiere en chimie fine. La deuxieme partie presente l'application de notre approche a l'optimisation de la synthese du 2-furyl oxirane. L'optimisation fait appel a un modele dit de tendance de la stchiometrie et de la cinetique qui est obtenu a partir des donnees experimentales facilement accessibles telles que concentrations initiales et finales, duree de reaction et temperature. Ce modele est utilise dans l'optimisation des conditions operatoires. La troisieme partie presente notre approche concernant la conduite automatique du reacteur de synthese a l'aide d'un algorithme de commande adaptative (la commande predictive generalisee avec multiples modeles de references). Les resultats de l'optimisation sont utilises pour la conduite automatique simulee et experimentales de la synthese du 2-furyl oxirane dans un reacteur pilote d'un volume nominal de 2 litres. La quatrieme partie vise a placer l'etude de la synthese dans le cadre general d'un procede de fabrication du 2-furyl oxirane incluant la phase reactionnelle et les differentes etapes d'isolement. Cette partie de l'etude est basee sur une modelisation thermodynamique des operations de separation envisagees (distillation, extraction par solvant) et les procedes sont decrits par des modeles a etages d'equilibre. Sur cette base une comparaison de plusieurs procedes a ete effectuee
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Carrette, Florence. "Relâchement des produits de corrosion des tubes en alliage 690 de générateur de vapeur du circuit primaire des réacteurs à eau pressurisée." Toulouse, INPT, 2002. http://www.theses.fr/2002INPT014G.
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L'activité du circuit primaire provient principalement de l'activation dans le coeur du réacteur à eau pressurisée de produits de corrosion relâchés par les couches d'oxydes qui se développent sur les tubes en alliage 690, 600 ou 800 de générateur de vapeur. Le contrôle et la modélisation d'un tel processus impliquent une connaissance détaillée de la microstructure et de la nature chimique de ces couches d'oxydes ainsi que de leurs cinétiques de croissance et de dissolution. Des essais de corrosion de durées comprises entre 24 et 2160 heures ont été réalisés dans les conditions du milieu primaire saturé et non saturé. La caractérisation des couches d'oxydes formées dans les conditions représentatives du circuit primaire est effectuéeà l'aide de plusieurs techniques. Tous les résultats contribuent à la modélisation du processus de corrosion/relâchement selon un modèle de croissance/dissolution des couches de produits de corrosion en milieu dynamique non saturé en éléments métalliques. Ce modèle peut être amélioré en tenant compte de la saturation du milieu en éléments métalliques et ainsi être applicable en milieu primaire réel.
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Jarupintusophon, Pongsak. "Conduite automatique de réacteurs semi-continus à l'aide d'un algorithme de commande prédictive et adaptative intégrant un modèle de connaissance." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT039G.
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Ce travail concerne la conduite thermique d'un reacteur discontinu ou semi-continu entoure d'une double-enveloppe et equipe d'un systeme de chauffage-refroidissement a fluides alternatifs. Le controle de la temperature du milieu reactionnel lors du suivi d'un profil de consigne de type chauffe-maintien-refroidissement est realise par le choix du fluide approprie et par action sur le debit de ce fluide. L'absence de regime permanent et la succession de dynamiques tres differentes, nous a amene a utiliser un algorithme de commande adaptative utilisant une methode d'estimation des parametres par la methode de moindres carres recursifs et base sur la technique de commande predictive generalisee avec double-modele de reference. L'originalite de cette etude a consiste a substituer dans l'algorithme de commande un modele de connaissance deduit des bilans thermiques sur le reacteur et sa double-enveloppe au modele entree-sortie habituellement utilise. Le modele de connaissance a pu etre utilise par exemple pour estimer le degagement de chaleur pour des reactions chimiques exothermiques. Par ailleurs, la disponibilite d'un modele physique du reacteur dont les parametres sont reajustes en temps reel a permis d'effectuer des previsions sur son comportement lorsque l'on impose des commandes particulieres. Ceci a ete mis a profit pour developper une technique de supervision permettant de corriger les imperfections de la regulation en boucle fermee. L'application de l'algorithme de commande et de la technique de prevision a ete realisee a la fois sur un reacteur pilote de 2 litres aussi bien en simulation qu'experimentalement et sur un reacteur industriel en acier emaille de 1000 litres en simulation