Efficacité énergétique des procédés industriels et des équipements dédiés aux transferts thermiques – Etude physique, modélisation et optimisation de dispositif de détection de couches thermiques parasites // Energy efficiency of industrial processes and

Les échangeurs thermiques sont des composants présents dans la majorité des procédés industriels tels que l'agro-alimentaire, les énergies conventionnelles et renouvelables, les transports, la chimie/pharmaceutique, les bioprocédés,... Dans le contexte de maîtrise des dépenses énergétiques et d'amélioration de l'efficacité énergétique des procédés, il est nécessaire de limiter les phénomènes d'encrassement qui se manifestent lors de certains usages. L'apparition de ces couches thermiques parasites entraîne une baisse des performances de l'échangeur et donc des surcoûts en termes de consommation énergétique et/ou de maintenance, responsables à eux seuls de 1 à 2,5% des émissions globales de CO2.

La détection de ces couches thermiques est cruciale pour limiter les surcoûts énergétiques et financiers ainsi que les consommations d’eau ou d’effluents de lavage liés à l’encrassement. Le CEA/LCST développe depuis quelques années une sonde de détection des couches thermiques parasites dont l’analyse du signal requiert la maitrise de l’environnement thermique des sondes et la connaissance fine de la physique de l’échange thermique entre les fluides et la sonde. L’approfondissement de cette connaissance permettra l’amélioration du design, du pilotage et du traitement du signal de la sonde ainsi que la prédiction de sa réponse dans un environnement thermo-hydraulique donné. Ce sont les objectifs de cette thèse.


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Heat exchangers are present in most of industrial processes such as agro-industry, conventional and renewable energies, transport, chemical/pharmaceutical industry, bioprocesses,... In the current climate change context and to improve energy efficiency of industrial processes, it is essential to prevent fouling phenomena occurring in thermal components on certain uses. These undesirable thermal layers lead to a decrease of the heat exchanger performances and thus to additional energy consumption and/or maintenance costs. Such fouling phenomena in thermal components is responsible of 1 to 2.5% of global carbon emission.

Detection of undesirable thermal layers is essential to contain energy costs but also water and/or cleaning solutions consumption. The CEA/LCST is working for several years on a fouling detection sensor. To analyze its signal, the thermal environment of the sensor as well as the understanding of the heat transfer physics between the fluid and the sensor are required. The better knowledge of these phenomena will allow improving the sensor design, the control and the signal processing so as to be able to predict the sensor response in a given thermal-hydraulic environment. These are the objectives of the proposed PhD study.


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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Thermique Conversion et Hydrogène (LITEN)
Service : Service Système Energétique Territoire et Industrie
Laboratoire : Laboratoire des composants et systèmes thermiques
Date de début souhaitée : 01-11-2023
Ecole doctorale : Sciences de la Matière, du Rayonnement et de l’Environnement (SMRE)
Directeur de thèse : DELAPLACE Guillaume
Organisme : INRAE
Laboratoire : UMET (Unité Matériaux et Transformations) CNRS, Centrale Institut, Univ. Lille, INRAE

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Thermique Conversion et Hydrogène (LITEN)
Service : Service Système Energétique Territoire et Industrie

Master/Ingénieur en génie énergétique/transferts thermiques/mécanique des fluides/génie des procédés