Impact sur le colmatage en régimes transitoire et permanent des écoulements d’air induits par le plissage de médias filtrants THE

​Youssef Alilou a soutenu sa thèse le 2 mars 2018 à l'École Nationale Supérieure des Industries Chimiques (ENSIC), Nancy

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Les filtres plissés à très haute efficacité (THE) jouent un rôle essentiel dans le maintien du confinement des installations industrielles à risques, les réacteurs nucléaires par exemple. Ces filtres permettent le piégeage des aérosols, qui sont la principale source de contamination externe. Ils constituent, en situation nominale de fonctionnement, comme en situation accidentelle, la barrière ultime avant le rejet éventuel de substances radioactives dans l’environnement. Dans ce cadre, l’IRSN (Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire) conduit des études pour caractériser les performances des filtres THE. L’objectif de la présente thèse a été de développer un modèle prédictif décrivant l’évolution de la résistance aéraulique du filtre au cours de son colmatage.

Le phénomène du colmatage d’un filtre plissé THE est piloté, d’une part par les conditions aérauliques imposées dans les réseaux de ventilation, d’autre part par la nature du média et les propriétés des  particules collectées par le filtre. Ainsi, les travaux réalisés ont été répartis sur deux volets.

La première partie a été dédiée à l’étude de l’aéraulique du filtre suivant une approche double expérimentale et numérique. Un banc expérimental permettant de mesurer les champs de vitesse dans un pli de filtre plissé THE a été développé. Les mesures réalisées ont servi à la validation des codes de calcul utilisés (ANSYS CFX® et GeoDict®) et au développement d’un modèle de perte de charge initiale des filtres plissés vierges. Une validation du modèle à l’échelle de filtres complets avec des géométries différentes a ensuite été effectuée.

La deuxième partie a porté sur l’étude du colmatage des filtres plissés THE suivant une approche expérimentale et numérique. Un banc expérimental a été développé pour la détermination des paramètres entrant en jeu dans les modèles de colmatage (porosité, taille de particules…), puis des simulations numériques à l’aide du code de calcul GeoDict ont été réalisées pour caractériser la croissance du dépôt sur la surface du filtre. La combinaison des résultats expérimentaux et numériques a conduit au développement d’un modèle décrivant l’évolution de la résistance aéraulique du filtre THE au cours de son colmatage.