Heat and mass transfer intensification in production, conversion and energy management processes by recovering waste into fuels
Intensification des transferts thermiques et massiques dans les procédés de production, de conversion et de gestion de l’énergie en valorisant les déchets en combustibles
Résumé
This HDR report synthesizes contributions to research issues in "Fluid Mechanics and Heat and Mass Transfers’ Intensification", on energy production and management processes. Machines subjected to confined flows of the Couette-Taylor flow type without or with axial flow (CouetteTaylor-Poiseuille flow) were studied: i) the flow regimes were determined, ii) the fluid-wall or fluid-structure interactions were illustrated, interpreted and compared, via numerical simulations and qualitative (using visualizations by Kalliroscope) and quantitative (using PIV and polarography) experimental validations, iii) the effects of wall surface states (micro-rough and macro-rough) on hydrodynamic instabilities and on transfer intensification were determined and compared. Thermal machines type Internal combustion engine (ICE), operating using fuels produced by recovering wastes, have also been investigated. Indeed, many works on energy recovery of waste into fuels in the absence or in presence of specific additives has been synthesized and compared. Thermal and kinetic studies were used to better understand the thermal behavior of the waste, to optimize the functional parameters and to determine the kinetic processes parameters. The functional parameters of the process such as the heating rate, the nitrogen flow rate, the nature and the quantity of the specific additives have been optimized. The characteristics of the products (gas, fuels and tanks) were determined and compared. In partnership with national and international partners, the chars produced (often recovered into activated carbons) have been used for emissions treatments or for aqueous solutions treatments or in agricultural applications. The fuels produced were used to study the energy performance of an ICE and its gaseous emissions, by comparing them to commercially available fuels.
Ce rapport d'HDR synthétise mes contributions aux problématiques de recherche en « Mécanique des Fluides et Intensification des Transferts Thermiques et Massiques », sur des procédés de production et de gestion de l’énergie. Les machines soumises à des écoulements confinés de type écoulement de Couette-Taylor sans ou avec un écoulement axial ont été étudiées : i) les régimes d’écoulement ont été déterminés, ii) les interactions fluide-paroi ou fluide-structure ont été illustrées, interprétées et comparées, via des simulations numériques et des validations expérimentales qualitatives et quantitatives, iii) les effets des états de surface des parois sur les instabilités hydrodynamiques et sur l’intensification des transferts ont été déterminés et comparés. Les machines thermiques de type moteurs à combustion interne, fonctionnant en utilisant des carburants produits en valorisant des déchets, ont été également étudiées. En effet, des travaux de valorisation énergétique de déchets en combustibles en absence et en présence d’additifs spécifiques ont été synthétisés et comparés. Des études thermiques et cinétiques ont servi à mieux comprendre les comportements thermiques des déchets, à optimiser les paramètres fonctionnels et à déterminer les paramètres cinétiques des procédés. Les paramètres fonctionnels du procédé tels que la vitesse de chauffe, le débit d’Azote, la nature et la quantité d’additifs spécifiques ont été optimisés. Les caractéristiques des produits ont été déterminées et comparées. En partenariat avec des partenaires nationaux et internationaux, les chars produits ont servi aux traitements des émissions ou aux traitements de solutions aqueuses ou dans des applications agricoles. Les carburants produits ont servi à étudier les performances énergétiques d’un MCI et de ses émissions gazeuses en les comparant aux carburants commercialisés.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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