Modélisation des transferts radiatifs dans des milieux poreux non Beeriens au voisinage des parois : application aux procédés de vaporeformage de méthane

Résumé : L’objectif industriel de cette thèse est de proposer un modèle de transfert radiatif dans un réacteur de reformage de méthane. Dans ce procédé, des gaz réactifs circulent dans le réacteur tubulaire rempli de pastilles catalytiques. L’empilement de pastilles constitue un milieu poreux où le rapport de la taille caractéristique des pores sur la dimension radiale du réacteur est grand (1/10 à 1/5). De plus, les très forts gradients de porosité dus à l’organisation des pastilles au voisinage des parois ont un impact important sur les transferts thermiques et en particulier les transferts radiatifs. L’objectif scientifique est de développer et valider un modèle de transfert radiatif applicable à des milieux poreux fortement hétérogènes et anisotropes ne suivant pas la loi de Beer. Dans un premier temps, les propriétés radiatives du milieu homogénéisé équivalent au milieu poreux réel sont complètement déterminées par la fonction de distribution cumulée d’extinction, la fonction de phase et la porosité. Ces fonctions, précédemment introduites pour des milieux homogènes éventuellement anisotropes, sont calculées avec une grande précision par une méthode de Monte Carlo. Elles ont été généralisées ici à des milieux hétérogènes. Il a été montré à partir d’un nouveau critère de validité adapté aux milieux hétérogènes que le milieu homogénéisé équivalent ne suit pas la loi de Beer, en particulier au voisinage des parois. De ce fait, l’équation de transfert radiatif généralisée (GRTE) doit prendre en compte l’émission par un milieu non Beerien fortement hétérogène même à la limite optiquement mince : un coefficient d’absorption n’y a pas de sens physique et des corrélations entre émission et transmission apparaissent dues au caractère non Beerien. Le principe de réciprocité et les propriétés des fonctions de distribution cumulée d’extinction ont permis d’exprimer rigoureusement les termes sources d’émission dans ce type de milieux fortement hétérogènes non Beeriens. Un facteur de corrélation émission-transmission a été introduit. La GRTE, sous forme intégrale, a été résolue par une méthode de transfert de Monte Carlo. Le modèle complet a été appliqué après validation aux réacteurs de reformage de méthane de Air Liquide.
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Thermique [physics.class-ph]. Ecole Centrale Paris, 2015. Français
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Contributeur : Franck Enguehard <>
Soumis le : mercredi 13 juillet 2016 - 11:59:37
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Marie Zarrouati. Modélisation des transferts radiatifs dans des milieux poreux non Beeriens au voisinage des parois : application aux procédés de vaporeformage de méthane. Thermique [physics.class-ph]. Ecole Centrale Paris, 2015. Français. 〈tel-01345204〉

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