Modélisation numérique et expérimentale de la précipitation électrostatique des particules de fumée de taille micronique

Abstract

الملخص (بالعربية) :

تظل المشكلة الرئيسية للمرسبات الكهروستاتيكية في حجم الجسيمات دون الميكرون وبشكل اكثر دقة في النطاق اقل من 0.7 ميكرومتر. في هذا العمل تم طرح مشكلتين رئيسيتين، الأولى تتمثل في حجم الجسيمات للمادة المراد ترشيحها، والثانية تكمن في توزيع شحنة الجسيمات على طول المرسب. من أجل التفريق بين المشكلتين، قمنا بتطوير بروطوكولين تجريبيين مختلفين، الأول في مختبر APELEC في سيدي بلعباس والثاني في مركز الأبحاث CNRS في قرونوبل بفرنسا. يتمثل الإجراء التجريبي المقترح في تقييم توزيع حجم الجزيئات الموجودة في دخان مختلف (سجائر، بخور) وكذلك مساحيق مختلفة (كالسيت، رماد ) . تم اثبات وجود فرضية سميت خلال هذه الأطروحة بفرضية " التكثل والتشتت" لذلك أجريت نمذجة عددية لمسار الجسيمات للتحقق من صحة هذه الفرضية. بالإضافة إلى ذلك، تم تطوير منصة تجريبية نستطيع من خلالها قياس شحنة الجسيمات من خلال عدة اقسام تشكل طول المرسب. دعمنا هذه الدراسة بالنمذجة بإستخدام أسلوب تصميم التجارب. ----------------------------------------------Résumé (Français) :

Le problème majeur des précipitateurs électrostatiques subsiste dans les particules submicroniques de diamètre inférieur à 1 µm et plus précisément dans la gamme inférieures à 0,7 µm. Dans ce travail deux problèmes majeurs ont été exposés, le premier consiste dans la taille des particules de la matière à filtrer, le second traite la répartition de la charge des particules le long du précipitateur. Dans un souci de différencier entre les deux problématiques, nous avons élaboré deux protocoles expérimentaux différents, le 1er au sein du laboratoire APELEC de Sidi Bel Abbès et le 2ème au niveau du centre de recherche CNRS Grenoble – France. La procédure expérimentale proposée consiste à évaluer la distribution en taille des particules contenues dans différentes fumées (Cigarettes, encens) et aussi différentes poudres (calcite, cendres). Il a été démontré l’existence d’une hypothèse qu’on a nommé pendant toute cette thèse, hypothèse « agglomérations-dispersion ». En plus, une modélisation numérique de la trajectoire des particules a été effectuée pour la validation de l’hypothèse. Par ailleurs, un banc expérimental a été développé pour permettre l’estimation de la charge des particules à travers plusieurs sections constituant la longueur du précipitateur. Cette étude a été appuyée par une modélisation par la méthode des plans d’expériences. ----------------------------------------------Abstract (English) :

The major problem of electrostatic precipitators remains in the submicron particle size range below 1 µm and more precisely in the range below 0.7 µm. In this work two critical problems have been exposed, the first one consists in the particle size of the material to be filtered, the second one deals with the charge distribution of the particles along the precipitator. In order to differentiate between the two problems, we have developed two different experimental protocols, the first at the APELEC laboratory in Sidi Bel Abbès and the second at the CNRS Grenoble research center in France. The proposed experimental procedure consists in evaluating the size distribution of particles contained in different smokes (cigarettes, incense) and also different powders (calcite, ashes). It was demonstrated the existence of a hypothesis that has been named throughout this thesis, the "agglomeration-dispersion" hypothesis. In addition, a numerical modeling of the particle trajectory was carried out for the validation of the hypothesis. In addition, an experimental bench was developed to allow the estimation of the particle loading through several sections constituting the length of the precipitator. This study was supported by modeling using the design of experiments method.