Simulation et diagnostic des pertes thermiques sur cuves d'électrolyse de l'aluminium

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Le projet de recherche proposé vise à développer des méthodes non intrusives de diagnostic thermique des cuves d'électrolyse de l'aluminium (CEA), basé sur une combinaison de mesures externes et de modélisation numérique avancée, à travers une approche qui utilise le concept de capteurs virtuels. À terme, ces travaux fourniront aux ingénieurs de cette industrie des capteurs et des algorithmes de contrôle des pertes thermiques afin de les aider à dessiner des cuves plus performantes, consommant moins d'énergie. La méthodologie utilisée repose sur 4 volets complémentaires: 1) le développement d'un modèle numérique prédictif simulant le comportement thermique d'une CEA industrielle, prenant en compte tous les phénomènes de conduction, convection et rayonnement entre l'électrolyte fondu, appelé bain, et l'environnement externe, en passant par les transformations du matériau de couverture sur le dessus du bain, 2) la modélisation physique des phénomènes thermiques à l'aide d'un montage expérimental simulant les conditions d'une CEA, 3) un transfert technologique touchant l'estimation en ligne des pertes thermiques sur cuve à l'aide de mesures non intrusives et 4) la caractérisation thermo-physique à haute température du matériau de couverture d'une CEA. Les activités de recherche proposées permettront de transférer des connaissances de pointe touchant le comportement thermique du matériau de couverture, un élément critique jouant un rôle majeur dans l'équilibre thermique d'une CEA. Des méthodes de mesure et de calibration des capteurs permettant l'évaluation des pertes thermiques seront également livrées aux scientifiques de l'industrie, des outils essentiels pour l'analyse de la performance énergétique des nouveaux designs de CEA.