Transfert de masse non isotherme dans des matériaux poreux en régime transitoire

Abstract

Le présent mémoire constitue une étude préliminaire des phénomènes de transfert de chaleur et de masse dans les matériaux poreux. Plus particulièrement, les cas étudiés portent sur la terre-cuite et le mortier bien que la description phénoménologique et la formulation mathématique sont générales. Dans une première partie, nous analysons l'équilibre thermique des différentes phases contenues dans le matériau poreux ainsi que les phénomènes d'adsorption de surface et de capillarité. Dans la deuxième partie, nous procédons à la caractérisation physique des matériaux étudiés en présentant les coefficients de diffusion (isothermes et non isothermes) et la conductivité thermique à partir de la mesure des teneurs en eau. La troisième partie présente les lois fondamentales de conservation de masse et d'énergie, aussi bien à l'intérieur que sur les faces externes du matériau, qui servent pour déduire un nouveau modèle simplifié et deux autres connus dans la littérature. Une comparaison qualitative de ces trois modèles est présentée. Après avoir décrit la méthode numérique utilisée pour la résolution du système couplé d'équations, nous procédons à la comparaison des résultats calculés avec les différents modèles simplifiés. Nous comparons aussi les résultats calculés selon notre modèle avec des valeurs mesurées. Tous ces résultats correspondent au cas où les matériaux sont soumis à des conditions d'échanges de chaleur et de masse par les faces en contact avec l'ambiance à température et humidité variables. Nous concluons que les modèles étudiés sont équivalents quand les matériaux contiennent de l'eau sous forme liquide à l'intérieur de tous les pores et que les résultats calculés représentent bien les mesures compte tenu des imprécisions d'évaluation des différents coefficients de transfert de masse et de chaleur.