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Comment fonctionne un électrofiltre ?
Dans les électrofiltres, les cendres volantes sont électrisées (ionisées) et se collent sur des électrodes en forme de plaques. Ces plaques sont frappées automatiquement pour récupérer les cendres dans des trémies. Le lavage des fumées.
Quels sont les différents types d’électrofiltres ?
Les particules ainsi chargées migrent sous l’effet du champ électrique vers les plaques réceptrices auxquelles elles adhèrent lorsqu’elles sont déchargées, formant une couche à la surface de la plaque. Il existe deux types d’électrofiltres : les humides et les secs. Principe de base : Forces électrostatiques agissant sur les particules chargées
Quels secteurs d’activité utilisent des machines d’électroérosion à fil ?
Horlogers, moulistes, fabricants d’outils à suivre ou d’outils de décolletage, mécanique générale, de réparation ou de grande précision… De nombreux secteurs d’activité utilisent au quotidien des machines d’électroérosion à fil.
Quels sont les avantages des filtres radioélectriques?
La structure et la conception électrique de ces filtres sont adaptées aux possibilités de pénétration des signaux parasites. Les perturbations radioélectriques peuvent être réduites à la source, par exemple par des résistances série, des condensateurs et/ou des inductances (bobines).
AVERTISSEMENT
Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la communauté universitaire élargie. Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l'utilisation de ce document. D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale.Contact : ddoc-theses-contact@univ-lorraine.fr
LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 Unité Mixte de Recherche 1093 INRA/ENGREF/UHP-Nancy 1ȾȾ Département de Formation Doctorale Sciences du BoisPrésentée pour l"obtention du titre de
En Sciences du Bois et des Fibres
Soutenue le 13 novembre 2008
Directeur de thèse : Professeur Marie-Odile RIGOS. WALTER Professeur, ENSCM de Mulhouse, UHA
A. MAILFERT Professeur, ENSEM, INPL
A. DONNOT Maître de conférences, Université H. Poincaré-Nancy 1 M. KHALIJ Maître de conférences, ESSTIN, UHPȝRemerciements
Ce travail de thèse a été réalisé au Laboratoire d"Etu des et de Recherches sur le MatériauBois (LERMAB)
, sur le site de la faculté des Sciences et Technique à Nancy, sous la direction scientifique du professeur Marie-Odile RIGO. Je tiens en premier lieu à remercier très sincèrement Marie-Odile RIGO qui a assuré la direction de ce travail de thèse. Je lui suis extrêmement reconnaissant de m"avoir permis de travailler avec une grande autonomie sur un sujet passionnant, de m"a voir fait partager son affection pour la recherche, pour la confiance qu"elle m"a attribuée dans la réalisation de ceprojet, pour la qualité de son encadrement, ses conseils avisés et d"avoir assuré les bonnes
conditions pour le déroulement de ce travail. Je remercie également chaleureusement André DONNOT, encadrant de c e travail. Sonécoute, sa grande disponibilité, l"efficacité et la qualité de son encadrement m"ont permis de
mener à bien l"ensemble des travaux de recherche, de communication et de rédaction liés à
cette thèse. Je tiens aussi à remercier Messieurs Serge WALTER et Abdelillah HAKAM d"avoir accepté d"être rapporteurs pour ma thèse. J"en suis très honoré , et je tiens à leur exprimer ma profonde gratitude. Je veux aussi remercier Riad BENELMIR d"avoir accepté de présider mon jury de thèse et Messieurs Alain MAILFERT et Mohamed KHALIJ d"avoir accepté de faire partie du jury et pour leur remarques constructives sur le manuscr it. Je tiens également à adresser toute ma reconnaissance à Jean-Lo uis TANGUIER pour sa relecture attentive du manuscrit et la pertinence de ses corrections et à Emmanuel MARTIN pour sa grande disponibilité et son aide précieuse pour la réal isation de l"installation expérimentale. J"adresse ma reconnaissance à l"ensemble des membres du LERMAB,Permanent &
Doctorants, pour la sympathie qu"ils m"ont toujours témoigné, l"aide qu"ils ont pu m"apporter et qui ont rendu ces années de thèse très agréables. Je remercie également le duo du midi, Mathieu et Mohamed qui m"ont offert, jour après jour, des petits instants de détente. Un grand merci à mon épouse, Nadoua, pour tout son amour et son at tention, sa patience et son soutien, qu"elle trouve ici l"expression de mes sincères re connaissances. Enfin, je tiens à remercier mes parents, mes frères et ma sur pour leurs encouragements et de m"en avoir donné les moyens pour y arriver. Encore un grand MER CI ! 3Résumé
Les poussières de bois sont à l"origine de pathologies dont les plus graves sont des cancers des voies respiratoires supérieu res. Compte tenu de la dangerosité avérée de ces poussières,un système de filtration très performant est nécessaire pour assainir les ambiances de travail.
Couramment, l"industrie de bois utilise des filtres à média sujets à l"encrassement et produisant des déchets. Pour remédier à ceci nous avons choisi une épuration par électrofiltration, procédé sans déchet.Dans une première phase expérimentale nous avons étudié la performance d"un électrofiltre
de géométrie fil-cylindre à encrassement contrôlé. Cet appareil conçu et mis au point au
LERMAB a permis l"étude des paramètres tels que : la géométrie des électrodes, la tension
appliquée, la granulométrie et la nature des particules. Nous avons pu montrer que l"électrofiltration était faisable et d"une efficacité pouvant atteindre 99,9%.Dans une deuxième phase nous avons développé un modèle numérique basé sur l"équation de
convection-diffusion couplée aux équations de Navier-Stockes moyennées et au champélectrique local avec la prise en compte des effets électrohydrodynamiques. Ce modèle permet
de décrire avec précision les phénomènes locaux et globaux d"un électrofiltre de type Cottrell.
Ses prévisions sont en parfaite concordance avec les résultats expérimentaux et avec les données issues de la littérature. Il constitue un outil fiable po ur le dimensionnement desélectroprécipitateurs.
Mots cléssciure, précipitation électrostatique, dépoussiérage, déc harge couronne, modélisation,Abstract
Wood dust causes a number of pathologies including cancers of the upper respiratory tract and allergic-type diseases. Considering the dangerousness of this dust, a filtration sys tem high performance is required for the treatment of work environments. For this purpose, we have investigated the electrofiltration of wood particles-laden atmospheres. A dust-controlled wire- cylinder electrostatic precipitator has been created and developed at the LERMAB laboratory and a computer code has been developed using the software Comsol Multiphysics. The study of the filtration efficiency has been carried out. This efficiency is larger than 99.9% for therange of fine particles [0.3 Ⱥ m - 1 Ⱥ m]. The experimental study allows us to identify various
parameters governing the electrofilter in operation. The numerical model, in perfect agreement with the experimental results obtained during this study and with the literature, allows to describe with a good precision local and global phenomena occurring in wire- cylinder electrostatic precipitator. It is a good tool for the design of electroprecipitators. Passwords: wood dust; corona discharge; modelling; electrostatic precipitator. 4SOMMAIRE
INTRODUCTION ................................................................... ............................................................................ 131. POUSSIERES
DE BOIS ....................................................................... ............................................................... 131.1. Définition dune poussière ........................................................................
............................................ 131.2. Les agents nocifs du bois ........................................................................
...................... 141.2.1. Le contact cutané : ........................................................................
.................................................................. 161.2.2. L'inhalation : ........................................................................
........................................................................... 162. PRESENTATION DU MEMOIRE .......................................................................
.................................................. 172.1. Contexte de Létude ........................................................................
...................................................... 172.2. Plan de létude ........................................................................
.............................................................. 18CHAPITRE I : PRECIPITATION ELECTROSTATIQUE .......................................................................
.... 191. LES ELECTROFILTRES .......................................................................
............................................................. 191.1. Historique ........................................................................
..................................................................... 191.2. Principes de lélectrofiltration ..................................................................
........................................... 201.3. Différents types délectrofiltres. .......................................................................
.................................... 211.3.1. Les électrofiltres
à un seul étage ........................................................................ ............................................. 221.3.2. Les électrofiltres à double étage ........................................................................
............................................. 221.3.3. Les électrofiltres humides ........................................................................
....................................................... 242. LA DECHARGE COURONNE .......................................................................
...................................................... 252.1. En Polarité négative. ........................................................................
.................................................... 262.2. En polarité positive ........................................................................
....................................................... 272.3. Caractéristique courant-tension ........................................................................
................................... 272.4. Approches théoriques ........................................................................
................................................... 283. LA CHARGE DES PARTICULES .......................................................................
................................................. 293.1. Charge par champ ........................................................................
........................................................ 303.2. Charge par diffusion ........................................................................
..................................................... 323.3. Modèles précis de lois de charge ........................................................................
................................. 344. PHENOMENOLOGIE DU FONCTIONNEMENT D"UN ELECTROFILTRE .................................................................. 34
4.1. Efficacité de collecte .................................................................
............................................................ 354.2. Vitesse de migration ........................................................................
..................................................... 354.3. Modèle laminaire .......................................................................
........................................................... 394.4. Modèle de Deutsch ........................................................................
....................................................... 404.5. Modèles avec diffusion turbulente .......................................................................
................................. 434.6. Paramètres influençant lefficacité ........................................................................
............................... 474.6.1. Contre émission .................................................................
............................................................................. 474.6.2. Le réentraînement ........................................................................
................................................................... 484.6.3. Les effets électrohydrodynamiques ........................................................................
........................................ 48 55. DISCUSSION
S & CONCLUSION ....................................................................... ................................................ 51ȹ CHAPITRE II : INSTALLATION EXPERIMENTALE & MODE OPERATOIRE .................................. 521. LE BANC D"ETUDE EXPERIMENTAL .......................................................................
......................................... 52ȹ1.1. Le circuit dair principal ........................................................................
....................... 55ȹ1.2. Le circuit secondaire : mélange air-particules ........................................................................
............. 56ȹ1.3. Système dinjection ........................................................................
....................................................... 57ȹ1.4. Particules utilisées ...........................................................
..................................................................... 58ȹ1.5. Le précipitateur électrostatique (ESP) ........................................................................
......................... 61ȹ1.6. Le compteur optique ........................................................................
..................................................... 62ȹ1.7. La sonde de prélèvement ........................................................................
.............................................. 63ȹ2. MODE OPERATOIRE .......................................................................
................................................................ 64ȹ2.1. Mesure defficacité .................................................................
.............................................................. 65ȹ2.2. Mesure du courant ........................................................................
........................................................ 66ȹ3. CONCLUSION .......................................................................
.......................................................................... 68ȹCHAPITRE III : MODELISATION NUMERIQUE ........................................................................
............... 69ȹ1. INTRODUCTION .......................................................................
....................................................................... 69ȹ2. TRAVAUX ANTERIEURS .......................................................................
.......................................................... 70ȹ3. PRESENTATION GLOBALE DU MODELE .......................................................................
.................................... 72ȹ4. MODELISATION DU CHAMP ELECTRIQUE .......................................................................
................................ 73ȹ4.1. Ecriture des équations ........................................................................
.................................................. 75ȹ4.2. Validation de la simulation des grandeurs électriques. ........................................................................ 76ȹ
4.2.1. Potentiel électrique local ........................................................................
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