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Transfert de quantité de mouvement et augmentation de la résistance électrique causés par la présence des bulles dans une cuve Hall-Héroult

Perron Alexandre. (2006). Transfert de quantité de mouvement et augmentation de la résistance électrique causés par la présence des bulles dans une cuve Hall-Héroult. Thèse de doctorat, Université du Québec à Chicoutimi.

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Résumé

Au cours des années doctorales, deux des principaux aspects concernant le rôle des bulles dans une cuve d'électrolyse ont été étudiés : l'écoulement engendré par celles-ci et l'augmentation de la résistance électrique causée par leur présence sous l'anode. Les quatre premiers chapitres de la thèse sont principalement dédiés au premier aspect tandis que le dernier porte sur la résistance électrique.

Dans le premier chapitre, une modélisation numérique de l'écoulement engendré par les bulles a été effectuée. Pour la première fois, un modèle polyphasique euler-euler a été utilisé. Les résultats obtenus numériquement ont été comparés à ceux mesurés dans un modèle physique à eau. La comparaison a montré que le champ d'écoulement global est similaire dans les deux cas, mais que la grandeur du champ de vitesse est légèrement supérieure dans le cas du modèle numérique. Une partie de cette différence est attribuée au fait que les données quantitatives concernant le mouvement d'une bulle sous une surface légèrement inclinée n'étaient pas disponibles. Au deuxième chapitre, les influences de l'inclinaison de la surface, du volume des bulles et des propriétés du liquide sur le mouvement d'une bulle sous une surface légèrement inclinée sont étudiées expérimentalement. Pour l'ensemble des études réalisées, les bulles se déplaçaient en régime de mouillage complet, c.-à-d. que la bulle et la surface solide sont séparées par un mince film de liquide. Au chapitre 3, un capteur à fibres optiques a été développé pour mesurer l'épaisseur de ce film de liquide. Cette dernière est un paramètre important pour comprendre le rôle du film liquide sur le mouvement de la bulle. Le capteur tient compte de la perturbation engendrée par la présence de l'interface inférieure de la bulle. Par la suite, deux régimes asymptotiques du mouvement d'une bulle sous une surface ont été étudiés au chapitre 4. Le premier est dominé par la dissipation visqueuse associée à l'existence du film tandis que le deuxième est principalement contrôlé par l'inertie. Finalement, dans le dernier chapitre, un modèle mathématique qui évalue l'augmentation de la résistance électrique engendrée par la présence d'un grand nombre de bulles sous des conditions normales d'électrolyse est présenté. Le modèle mathématique proposé prend comme données d'entrée les sorties du simulateur de la couche gazeuse développé à l'Université du Québec à Chicoutimi. Auparavant, une étude quantifiant l'influence de la forme de la bulle sur l'augmentation de la résistance électrique est effectuée.

Type de document:Thèse ou mémoire de l'UQAC (Thèse de doctorat)
Date:2006
Lieu de publication:Chicoutimi
Programme d'étude:Doctorat en ingénierie
Nombre de pages:282
ISBN:1412313791
Identifiant unique:10.1522/24827546
Sujets:Sciences naturelles et génie > Génie > Génie mécanique
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département des sciences appliquées > Programmes d'études de cycles supérieurs en ingénierie
Directeur(s), Co-directeur(s) et responsable(s):Kiss, Laszlo
Chartrand, Patrice
Mots-clés:Procédé Hall et Héroult, Hall Heroult process, Aluminium--Électrométallurgie, Aluminum--Electrometallurgy, Bulles, Bubbles, THESE, CUVE, ELECTROLYSE, ALUMINIUM, BULLE, RESISTANCE, ELECTRIQUE, MODELISATION, ECOULEMENT, ANODE, MODELE, POLYPHASIQUE, SURFACE, SOLIDE, FILM, LIQUIDE
Déposé le:01 janv. 2006 12:34
Dernière modification:20 sept. 2011 15:37
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