Cette thématique de recherche concentre son intérêt applicatif à deux industries du génie civil : l’industrie du ciment et les procédés d’élaboration des enrobés routiers. Leurs dépenses en flux d’énergie et de matière, et le cas échéant en effluents gazeux, ont un impact environnemental non-négligeable. La valorisation combinée Energie/C02 est le principal verrou aux sauts technologiques pour planifier les usines du futur.

Ainsi, deux équipements de la chaîne de production des matériaux revêtent un intérêt:

1. le four rotatif, technologie adaptée à la fabrication de matériaux granulaires (i.e. centrale d’enrobage, cimenterie) développant d’intenses densités de flux de chaleur au cœur, et à la surface externe des équipements.
2. la centrale à béton dont l’interaction capteur/commande est cruciale dans le contrôle dynamique des différents processus (dosage, malaxage) tout en préservant les propriétés fonctionnelles du matériau cimentaire (rhéologie, ratio e/c).

Mots clés : écoulement multiphasiques, transferts thermiques, écoulement de Couette-Taylor-Poiseuille, échangeur de chaleur

Modelisation des transferts thermiques en four tournant. Les fours rotatifs sont des contacteurs gaz/solide, de géométries cylindriques légèrement inclinés et mis en rotation pour agiter et renouveler les surfaces d’échange des matériaux granulaires. Utilisé en tant que séchoir ou réacteur, la température finale du matériau et les caractéristiques géométriques du tambour conditionnent leur efficacité énergétique. Nous étudions la phénoménologie des transferts thermiques en four tournant. Des modèles numérique et analytique de type continu à 2 phases (gaz/grains) ont été développés à partir de mesures in situ en four industriel de la centrale d’enrobage du Cerema de Blois. Relié aux flux matière/énergie, ces outils prédictifs ont une forte valeur ajoutée dans le cadre de la prévision de la consommation énergétique des industries s’appuyant sur cette technologie (génie civil, agroalimentaire, traitements des déchets etc.) (contact: Florian Huchet, Lauredan Le Guen)

Récuperation de la chaleur fatale dans les fours tournants Nous étudions la récupération de la chaleur sensible cédée à la paroi des fours rotatifs à partir d’un échangeur de chaleur intensifié. Une thèse de doctorat (M. Piton) en collaboration avec l’Ecole des Mines de Nantes repose sur l’analyse aérothermique locale à partir d’outil numérique (OpenFoam) et le développement d’un prototype d'échangeur. L’intégration multi-échelles d’un modèle thermique de l’échangeur à l’échelle du four rotatif est également en cours dans le cadre d’un programme de Recherche en collaboration avec l’université de Magdeburg. (contact: Florian Huchet)