Les réactions de catalyse hétérogène impliquant un gaz et un liquide sont mises en oeuvre dans des réacteurs à lit fixes. Ces réacteurs peuvent être assimilés à un milieu poreux. La nature complexe de ce milieu rend la compréhension des interactions entre phases difficile, et nécessite une étude exhaustive à l’échelle globale et locale afin d’identifier les paramètres clés de l’hydrodynamique, des transferts de chaleur et de matière. Nous avons donc développé une cellule miniaturisée bidimensionnelle transparente, qui permet l’observation directe des écoulements avec une très bonne résolution spatiale et temporelle. En faisant varier le débit total et le rapport des débits gaz/liquide, nous avons mis en évidence l’apparition des régimes ruisselant et pulsé, observés par ailleurs dans des systèmes tridimensionnels. Grâce à une méthode d’analyse d’image, nous sommes capables de quantifier et cartographier la saturation liquide locale apparente et la morphologie des phases. L’analyse des variances a permis d’étudier les transitions de régimes pour différentes propriétés de la phase liquide. Cette approche a permis de comparer avec la littérature, mais aussi de s’intéresser aux mécanismes de génération et propagation des instabilités lors des transitions. Il a été mis en évidence que l’apparition des instabilités responsables de la déstabilisation du régime ruisselant intervient pour un nombre deWeber liquide fixé, indiquant que le régime pulsé apparait suite à la déstabilisation des interfaces gaz /liquides par les forces inertielles. Enfin, une étude préliminaire des transferts thermiques dans la cellule a été réalisée. La cellule est utilisée pour réaliser la réaction exothermique d’hydrogénation de l’alpha-methylstyrène. Un modèle simple de transferts thermique a été utilisé pour caractériser l’augmentation de température dans la cellule. Bien que cette approche ne permette pas des mesures quantitatives, elle ouvre à la perspective de suivi de transferts thermiques par caméra infra-rouge. / Heterogeneously catalyzed reactions involving a gas and a liquid phase are frequently achieved in fixed bed reactors. These reactors can be described as a porous medium. The complex nature of this medium makes the understanding of the interplay between phases difficult, and requires a thorough study at the global andlocal scale to identify the key parameters of hydrodynamics, mass and heat transfers. Therefore, we have developed a miniaturized two-dimensional system that is transparent to allow the direct observation of the flow with very high spatial and temporal resolution. While varying the total flow rate and the gas/liquid flow rate ratio, we observe the appearance of the trickle and the pulse flow regime, which can be observed in threedimensional beds. Thanks to some image analysis techniques, we are able to quantify and to map the local apparent liquid saturation and the morphology of the phases. Variances analysis allowed the study of the transition for different liquid properties. This approach allowed the comparison with the existing state of art, but also the study of the onset and propagation mechanisms of the instabilities during the transition. We report that the onset of instabilities responsible for the destabilization of the trickle flow regime occurs at a fixed Weber number. This indicates that the pulsed regime is due to the destabilization of the gas/liquid interface by inertial forces. Finally, a preliminary study of thermal transfers in the device was realized. The device was used to perform the exothermic hydrogenation of alpha-methylstyrene. A simple model is used to characterize the temperature increase in the device. Although this approach does not allow quantitative measurements, it opens up the perspective of monitoring thermal transfers with an infra-red camera.

La polymérisation de l'éthylène en phase gaz en présence d'un système catalytique supporté en réacteurs à lit fluidisés reste le procédé le plus utilisé pour la production de polyéthylène à basse densité linéaire. De plus, dans le cas du polyéthylène à haute densité, celui-ci représente également une part non négligeable des plants de production à travers le monde. Le procédé en phase gaz offre de nombreux avantages dont un coût d'exploitations inférieures et une flexibilité supérieure en termes de production des différents types de polymères comparé aux autres procédés conventionnels. Cependant, au regard de la nature exothermique de la réaction de polymérisation, la vitesse de la production du polymère dans ces réacteurs est limitée par la vitesse à laquelle la chaleur produite par la réaction peut être évacuée. Si le réacteur ne permet pas l'évacuation de cette chaleur, l'augmentation de la vitesse de production résulterait en une croissance dramatique de la température au sein du réacteur et, par conséquent, à la fusion et l'agglomération du polymère, et finalement à l'arrêt du réacteur. Dans ce cas, dans le but d'avoir une vitesse de production plus importante, il est possible d'utiliser le réacteur susnommé en tant que mode d'opération condensé. Dans le cas de ce mode d'opération, le flux d'alimentation de la phase gaz du réacteur contient non seulement de l'éthylène, de l'azote, de l'hydrogène, et éventuellement un comonomère, mais également un agent condensant inerte (ACI) tels que le pentane ou l'hexane. Dans cette configuration, le flux d'alimentation est en partie liquéfié dans un échangeur de chaleur externe en le refroidissant sous le point de rosée du gaz. Par vaporisation de la phase liquide dans le réacteur, une quantité plus importante de chaleur peut être retirée de l'environnement du réacteur grâce à la chaleur latente associée à la vaporisation. Cela permet d'obtenir un rendement plus élevé de l'espace pour ce réacteur et par conséquent une vitesse de production supérieure / In the current thesis study it is intended to investigate the potential effect of the inert condensing agent (ICA) of n-hexane used in condensed mode operation on the solubility of ethylene in produced polyethylene (PE) and consequently the quality and rate of gas phase ethylene polymerization on supported catalyst under reactive conditions. This is the first time for such a study. Performing the set of designed polymerization reaction experiments using a lab-scale stirred-bed gas phase reactor, it is observed that the instantaneous rate of ethylene polymerization increases in the presence of n-hexane, thus supporting the initial speculation of the effect of n-hexane on the enhancement of the ethylene solubility in polymer known as “cosolubility” phenomenon. In order to have a better picture and understanding, the averaged instantaneous rate of polymerization in presence of n-hexane is normalized with the one without any n-hexane. Consequently, this helps to see that while the effect of n-hexane increases proportionally to its partial pressure in the gas phase composition, this effect is more pronounced at the initial steps during the course of polymerization. In the current thesis study for the first time, the Sanchez-Lacombe EOS as one of the most widely applied thermodynamic models in polymer industry is adapted and developed in order to study not only the solubility but also concentration of ethylene in polyethylene in the absence and presence of an inert condensing agent in order to quantify the speculated cosorption phenomenon under the reactive polymerization condition. By incorporating this thermodynamic model to describe the solubility of ethylene in polymer into a single particle model like Polymer Flow Model (PFM) to estimate the concentration and temperature gradient through a growing polymer particle, it is ultimately attempted to predict the effect of change in the process operating condition by addition of n-hexane as the ICA to the gas phase composition. Finally in the current thesis study, it is demonstrated how the thermal effect associated with the heat of sorption of ICAs can have a positive effect in terms of avoiding particle over-heating under certain circumstances like its temporary exposition to the defluidized regions inside a fluidized reactor (FBR) as a possible undesirable operating condition for this type of reactor set-ups

Si généralement, les variations de sections en travers des rivières naturelles ou anthropisées sont progressives et continues, au droit de certains biefs, des obstacles transversaux et discontinus (naturels ou artificiels) peuvent partiellement ou totalement bloquer les plaines d’inondation. L’écoulement dans la plaine d’inondation est dès lors contracté par l’obstacle, qui promeut le développement de zones de recirculation de part et d’autre de l’obstacle, entraînant une réduction de la section d’écoulement et la génération d’échanges de masse entre lits qui viennent se superposer aux interactions turbulentes. Nous nous sommes intéressés à la modélisation physique de ces écoulements et nous avons particulièrement étudié les distorsions introduites par l’obstacle sur la turbulence dans l’écoulement. Ce travail est basé sur de nouvelles expériences menées dans deux canaux à lit composé. Un jeu complet de données d’écoulements rapidement variés en présence d’un épi dans la plaine d’inondation. Les effets sur les paramètres hydrauliques de la superposition des deux problématiques que sont (i) les écoulements en géométries composées et (ii) les écoulements rapidement variés au voisinage d’un obstacle ont ensuite été analysés. Finalement, les processus physiques dominant dans ces écoulements ont été identifiés / If in natural or anthropized rivers, the river cross-section generally gradually and continuously varies, transversal and discontinuous obstacles either natural or artificial may partially or totally block off floodplains. The flow overbanking in the floodplain is therefore contracted by this obstacle which then promotes two recirculation zones of both sides of the obstacle, resulting in a reduction of the flow section and in the generation of strong mass exchange between channels that superimposes to the classical turbulent interactions. New experiments are conducted in two different compound channels: rapidly varied flows in compound channel with a groyne set on the floodplain. Flows with various groyne lengths and total discharges were investigated. Effects on the hydraulic parameters of the superimposition of the two problems that are (i) flow in compound geometry and (ii) rapidly varied flow in the vicinity of a thin obstacle were analysed. Finally, dominance of physical processes in such flow configuration is discussed

Le but de cette thèse est de comprendre la dynamique des graviers au sein des rivières alpines à faible contrainte en utilisant des expériences en laboratoire. Ces rivières sont souvent composées d’une large gamme de sédiments, allant des argiles aux galets. Ces différentes classes sédimentaires peuvent interagir entre elles, ce qui peut rendre difficile l’estimation du transport solide. Des expériences en laboratoire ont été conduites en écoulements instationnaires dans un canal de 18m de long et 1m de large. Deux types de lits ont été étudiés : lits unimodaux et bimodaux. Une attention particulière a été portée sur la réalisation des lits de graviers dans notre canal. Ils ont été créés dans le but d’approcher au mieux la configuration des lits de rivières alpines, c’est-à-dire avec différents arrangements et degrés de colmatage du lit par des sédiments fins. Les lits unimodaux sont composés de graviers peu triés avec divers arrangements de surface. Les lits bimodaux sont composés d’une matrice de graviers peu triés dans laquelle des sédiments fins se sont infiltrés (sables ou limons). Les processus régissant le transport de graviers ont été mis en avant. Le transport de graviers est impacté par l’arrangement du lit, la concentration de sédiments fins dans la couche de charriage, et par le changement de propriétés du lit due à la présence de sédiments fins (cohésion, perméabilité du lit). Plus le lit est arrangé, plus le transport est difficile. Plus la couche de charriage est concentrée en sédiments fins, plus le transport est facile. La forme des sédiments fins est aussi un facteur important pouvant modifier le transport des graviers. La présence de sédiments fins cohésifs dans la matrice peut considérablement réduire le taux de graviers transportés. Un modèle conceptuel a été développé pour résumer les différents processus contrôlant le transport de graviers. Il décrit le comportement des graviers dans les différentes configurations étudiées. L’outil proposé peut aider à comprendre, estimer et interpréter le transport de graviers. Il a été appliqué et discuté sur un cas de terrain sur la rivière de l’Arc. Basé sur ce modèle, nous avons proposé une nouvelle analyse dimensionnelle pour la construction d’un modèle de prédiction de transport solide prenant en compte des paramètres décrivant l’arrangement du lit, les propriétés géotechniques du lit et la présence de sédiments fins / This PhD thesis aims to understand gravel dynamics in Alpine rivers at low bed shear stress using laboratory experiments. Alpine river beds are often poorly sorted and composed of sediments ranging from clay to pebble. To understand interactions between these classes is an issue for predicting bedload rate. Laboratory experiments were performed in a 18m long and 1m wide flume, under unsteady flows. Two types of bed were investigated: unimodal and bimodal beds. A particular attention was paid to the bed construction, which was conducted in order to obtain a nature-like bed 12with different bed arrangements and degrees of clogging. Unimodal beds were made of moderately sorted gravels with different bed surface arrangements. Bimodal beds were made of moderately sorted gravels in which fine sediments (sand or silt) were infiltrated. Gravel rate was found to be impacted by the bed arrangement degree, the fine sediment concentration within the bedload layer and the changes in bed properties due to fine sediment presence (bed cohesion, bed permeability). The more packed the bed is; the more difficult it is to move gravels. The more concentrated in fine sediment the bedload layer is; the easier the transport of gravels is. The shape of fine sediments can also be an important factor for modifying the gravel rate. The presence of cohesive fine sediments within the bed matrix reduces significantly the gravel rate. A conceptual model was developed to recap the different processes controlling gravel transport. It provides a phenomenological description of the overall bed responses to a hydrograph. This tool is designed to help understanding, estimating or interpreting gravel transport in Alpine rivers. The conceptual model was discussed and applied to a field case made on the Arc River. Using the model, we also suggest a new dimensionless analysis for the construction of a bedload predicting model involving parameters describing bed arrangement, bed properties and fine sediment presence

Les menaces constantes de terrorisme nécessitent le développement d'instruments permettant de détecter efficacement des agents chimiques de guerre. L'objectif de ce travail était la réalisation d'un spectromètre de masse devant effectuer des analyses de type : LC/ESI-MS et GC/EI-MS, sur des échantillons sous tous les états : solide, liquide, gazeux et qui soit rapide. Une première partie de ce travail a consisté à étudier le fonctionnement du spectromètre de masse LTQ Velos, puis de faire une étude des modes d'injection axiale et radiale des ions par simulation à l'aide du logiciel SIMION. L'étude de l'injection radiale, nous a démontré la faisabilité de ce mode d'injection dans un piège linéaire. Ainsi, lors d'applications spécifiques dans lesquelles l'axe central doit être libéré, le mode d'activation par IRMPD peut être envisagé. Une deuxième partie de ce travail a consisté à modifier la source CI du module ETD en source EI. Trois sources EI (la Thermo, la NERMAG et la source trappe) ont été étudiées afin de déterminer celle qui serait la plus efficace et offrirait un bon compromis en terme de coût et de temps de développement. La source Thermo a été retenue et a ensuite été implémentée dans le module ETD du LTQ Velos qui a été couplé à un GC rapide pour effectuer des tests préliminaires de faisabilité de ce couplage. Ainsi, ces tests ont permis de caractériser le GC/EI-LTQ Velos comme étant capable d'effectuer des analyses en GC/MS rapide (de l'ordre de ? 5 min). Ce GC/MS rapide a ensuite été intégré dans le démonstrateur ainsi que le collecteur aérien chimique et le détecteur TIC et POC. Des essais préliminaires concluants ont été réalisés sur ce démonstrateur. / Constant threats of terrorism require the development of tools to effectively detect chemical warfare agents. The aim of this work was to develop a mass spectrometer capable of performing rapid LC/ESI-MS and GC/EI-MS analyses on samples from all states: solid, liquid and gaseous. The first part of this work was to study the principle of operation of the linear ion trap LTQ Velos, then to study axial and radial ion injection in the linear ion trap by means of computer simulation using SIMION. The feasibility of performing radial ion injection has been demonstrated, thus in specific applications in which the central axis needs to be released, the IRMPD activation mode may be considered. A second part of this work was to adapt the existing ETD module to accommodate EI. Three EI sources (the Thermo, the NERMAG and the trap source) were studied to determine which one would be the most effective and offer a good compromise in terms of cost and development time. The Thermo source has been selected and modified to conduct EI within the ETD module of the LTQ Velos which was interfaced to a fast GC (Heracles II). Preliminary tests characterized the dual pressure ion trap as a mass analyzer for performing rapid GC/MS analyses. The results showed that the GC-LIT with its high scanning speed was able to provide sufficient scans across chromatographic peaks when working in both the conventional and the fast GC modes, and further offered good EI spectral information. This GC/MS was then implemented into the demonstrator as well as the air sampler and the TIC/POC detector. Conclusive preliminary tests have been made on this demonstrator.

Les procédés actuellement utilisés à bord de la Station Spatiale Internationale permettent un traitement physico-chimique des déchets avec un recyclage partiel des éléments en minimisant le réapprovisionnement en eau et oxygène. Voyager plus loin et sur de plus longues durées n’est possible que si un système de support de vie, permettant d’assurer une autonomie plus importante, est mis en place. Le projet MELiSSA est un système de support de vie biorégénératif ayant pour objectifs de recycler les déchets produits par l’homme, de régénérer l’oxygène et l’eau et d’assurer une production de nourriture. L’utilisation de microorganismes pour assurer ces différentes fonctions, n’est réalisable qu’en ayant la meilleure connaissance possible et surtout la maîtrise des processus et des souches impliqués. L’objectif de cette thèse est de développer un modèle prédictif pour le compartiment nitrificateur de la boucle MELiSSA. Dans un premier temps, les souches Nitrosomonas europaea ATCC® 19718 et Nitrobacter winogradskyi ATCC® 25391 ont été étudiées et ont permis de définir un modèle cinétique de ces deux bactéries en culture immergée. Dans un second temps, ce modèle a été combiné à un modèle N-bacs en série pour composer un modèle de nitrification dans une colonne à lit fixe à biomasse fixée : le modèle NitriSim. Ce modèle a été testé sur une expérience de long-terme menée dans une colonne à lit fixe dont le support est composé de billes Biostyr®. Le dernier chapitre de ce manuscrit décrit l’utilisation d’une souche dégradant l’urée, Cupriavidus pinatubonensis, dans le réacteur à lit fixe. Les différents résultats ont permis de définir un modèle de nitrification dans un réacteur à lit fixe et de présenter des perspectives possibles pour le traitement de l’urine au niveau du compartiment nitrifiant de MELiSSA. / Physico-chemical processes are used on the International Space Station for partial recycling of wastes in order to minimize the resupplies of oxygen and water. Further and longer explorations can only be possible if a life support system is applied to enhance autonomy to the station. MELiSSA is a biological life support system project aiming for waste recycling, water and air regeneration and production of simple food. The only way to assure these functions is the use of microorganisms which is requiring a high knowledge and a perfect control of processes implicated. The thesis objectives consist in developing a predictive model for the MELiSSA nitrifying compartment. First, a kinetic study of Nitrosomonas europaea ATCC® 19718 and Nitrobacter winogradskyi ATCC® 25391 in submerged bioreactors allowed defining a kinetic model of nitrification. Secondly, this model was combined to an N-tanks in series one to compose a nitrification model in fixed-bed biorectors : NitriSim. It was applied on a long-term experiment in a fixed-bed bioreactors where the bed was composed of Biostyr® beads. The last part of this work was about the use of a urea-degradating bacteria, Cupriavidus pinatubonensis, in the fixed-bed bioreactor. All of these results leaded to the development of a nitrification in fixed-bed reactors model and opened up interesting prospects for the urine degradation in the nitrifying compartment of MELiSSA.

Parmi les technologies de gazéification de la biomasse, le gazéifieur à lit fluidisé double permet la production d’un gaz de synthèse contenant du méthane. L’étude des processus physicochimiques impliqués dans le gazéifieur est rendue difficile par le fait qu’ils se produisent simultanément. Dans cette thèse, les principales réactions chimiques sont étudiées de manière découplée, indépendamment les unes des autres à l’aide de dispositifs de laboratoire originaux et dans des conditions thermiques semblables à celles du gazéifieur. Les processus intraparticulaires contrôlant la pyrolyse de la biomasse ainsi que les réactions gaz/solide (vapogazéification du charbon et craquage thermique et catalytique des vapeurs sur olivine) sont étudiées au moyen d’un four à image. Les expériences de craquage thermique homogène des vapeurs sont réalisées dans un réacteur parfaitement auto-agité par jets gazeux. Tous les produits formés par les réactions sont recueillis et analysés. Les bilans de matière bouclent de façon très satisfaisante. Le régime de chaque réaction est discuté sur la base d’une analyse de temps caractéristiques. Les paramètres cinétiques des réactions sont déterminés par modélisation des processus et optimisation à partir des résultats expérimentaux. Les mécanismes possibles de formation et de consommation du méthane sont identifiés et discutés. Le gazéifieur est modélisé sur la base d’un modèle de grains (réactions primaires de pyrolyse), des réactions secondaires, de l’hydrodynamique des phases solides et gazeuse et des transferts. La méthodologie de découplage est enfin validée par comparaison des résultats du modèle avec des mesures réalisées sur le gazéifieur de 8 MW de Güssing (Autriche) / Among the biomass gasification technologies, the dual fluidized bed gasifier may be used to produce a methane-rich syngas. Analysis of all the physicochemical phenomena involved inside the gasifier is difficult because they all occur simultaneously. In this thesis, the main chemical reactions are decoupled and studied independently one of each other at the scale of original laboratory facilities in thermal conditions close to those encountered in the gasifier. Intraparticular reactions of biomass pyrolysis and gas/solid reactions (char-steam gasification and catalytic thermal cracking of vapors on olivine) are carried out with an image furnace. Experiments related to gas-phase vapors thermal cracking are performed inside a continuous self stirred tank reactor. All the products formed by the reactions are recovered and analyzed. Mass balance closures are achieved accurately. Controlling steps of each reaction are discussed on the basis of a characteristic times analysis. Kinetic parameters are determined according to both processes modelings and optimizations from the experimental results. Different ways of possible methane formation and consumption mechanisms are identified and discussed. The gasifier is modelled by considering a single-particle model (primary pyrolysis reactions), secondary reactions, solids and gas-phase hydrodynamics and transfers. Finally, the decoupling methodology is validated from the comparison of model results with measurements performed at the 8 MW Güssing gasifier (Austria)

Cette étude porte sur la production des bio-huiles à partir de la pyrolyse de bois de hêtre et celui du pin représentant respectivement les bois durs et les bois tendres. Afin de répondre à la problématique liée à la séparation des composés chimique de valeur ajoutée de la bio-huile,une étude a été effectuée sur la faisabilité d’une pré-séparation des constituants chimiques de la bio-huile à l’aide d’une pyrolyse étagée en température dans un réacteur en lit fixe de sorte à cibler la thermo-décomposition sélective des macro-composants de la biomasse (hémicellulose, cellulose et lignine). L’identification du couple macro-composant – marqueur de la décomposition est réalisée à partir du bilan en macro-composant dans le solide résiduel et l’identification par GC/MS des constituants contenus dans la bio-huile produite. Les résultats de cette partie ont montré la possibilité de la pré-séparation des fractions de dérivés de furane et des produits phénoliques, cependant le gain en sélectivité se fait au détriment du rendement total de la bio-huile. La deuxième partie de ce travail concerne l’étude de la production de la bio-huile dans les conditions de pyrolyse rapide dans un réacteur gaz/solide.Afin d’établir une relation entre les conditions opératoires de pyrolyse et la composition des bio-huiles, un outil permettant la comparaison pertinente des testes expérimentaux a été élaboré. Les expériences ont montré que le rendement de et la composition de l’huile de pyrolyse dépend essentiellement de : la nature du bois, la vitesse de chauffe et le temps de séjours effectif des particules de bois dans le réacteur. / This research study is concerned in the production of bio-oils from the pyrolysis of beech and pines wood representing the hard and soft wood, respectively. In order to resolve the problems related to the separation of high added value molecules from the bio-oil, a study was held out on the feasibility of the pre-separation of the chemical components of bio-oil using of a staged pyrolysis temperature in a fixed bed reactor in order to target selective thermal decomposition of macro-components of biomass (hemicellulose, cellulose and lignin). The identification of macro-component couples - marker of decomposition is made from the balance macro-component in the residual solid and identification by GC / MS of the chemical components contained in the produced bio-oil. The results of this part have shown the possibility of the pre-separation of furans and phenolic derivatives, despite of the gain in selectivity at the expense of overall yield of bio-oil. The second part of this work (concerns with the study of the production of bio-oil in fast pyrolysis conditions in a gas / solid reactor. To establish a relationship between the operating conditions and chemical composition of pyrolysis bio-oil, a tool for meaningfull comparison of experiments was developed. Experiments have shown that the yield and composition of pyrolysis oil depends mainly on the composition of wood, the heating rate and the effective residence time of the wood particles into the reactor.

Ion traps used in mass spectrometers are of two classes. One class consists of traps having three electrode geometries which have rotational symmetry about central axis. They are called axially symmetric ion traps. Paul trap, Cylindrical Ion Trap(CIT) are examples in this class. Other class of traps contain 2D electric field inside them which has same profile along the central axis due to translational symmetry. Linear Ion Trap(LIT) and Rectilinear Ion Trap(RIT) are examples in this class. In the ideal hyperbolic geometries of Paul trap and LIT, electric field is a perfectly linear function of distance from the center of the trap. But when these ideal geometries are simplified in to simpler geometries of the CIT and the RIT for ease in machining, linearity of field, which is a specialty of Paul trap and LIT is lost. In this thesis, an effort is made to optimize the field within the traps by using split electrodes. The ring electrode of the CIT and both pairs of electrodes in the RIT are divided into more number of parts. Suitable voltages are applied on these parts to improve the linearity of the field. This thesis contains six chapters. Chapter 1 contains a background information about mass spectrometry. Chapter 2 discusses the Boundary Element Method (BEM) used to calculate charge distribution and Nelder-Mead method used for optimization. It also shows the calculation of multipoles. In Chapter 3, two new geometries namely split-electrode RIT and split-electrode CIT are considered with the objective of improving the linearity of electric field inside them. It is shown here that by applying certain external potential on various parts of split electrodes of these geometries, it is possible to improve the linearity of electric field inside them. In Chapter 4, capacitor models of new geometries proposed in chapter 3 are discussed. The use of external capacitors as a replacement to external power supply is also discussed in this chapter. InChapter5, study similar to that ofChapter3is carried out by splitting the geometries in more number of parts. The possibility of improved field profile is investigated by applying full potential to some of these parts and keeping other parts at ground potential. In Chapter 6, concluding remarks are discussed.

La combustion en boucle chimique (CLC) est un procédé du type oxy-combustion où des particules sont utilisées pour fournir de l'oxygène à la combustion. Des études sont nécessaires pour l'extrapolation et l'optimisation du procédé CLC, fonction des propriétés des particules du groupe B et de la technologie CFB. Les études hydrodynamiques ont été faites dans un riser de 18 m de hauteur. Des profils axiaus de pression, ainsi que les profils radiaux de flux et de quantité de mouvement ont été obtenus. Trois types de particules ont été utilisées ayant un diamètre de Sauter entre 250 et 300 μm et une densité entre 2600 et 3300 kg/ m3. Un impact de la sphéricité des particules sur la perte de charge a été révélé. Dans des conditions identiques, les billes de verre génèrent des pertes de charge d'environ 50% inférieures à celles du sable. Dans la zone d'écoulement développée, la présence du régime cœur-anneau a été détectée. Un modèle hydrodynamique 1D du riser qui est à la fois fondé sur des données expérimentales et sur les équations gaz-solide Euler-Euler, a été développé. Une nouvelle corrélation pour la force de traînée moyennée sur la section est proposée. Une nouvelle corrélation des conditions limite dans la partie inférieure du riser a aussi été établie. Le modèle 1D final est en mesure de prédire la perte de charge du riser pour différentes conditions opératoires et en tenant compte des propriétés des particules, comme la densité, la taille et la forme. Une étude sur la pertinence de l'utilisation du logiciel Barracuda CPFD® pour simuler des particules du groupe B en régime de transport a été réalisée. Il a été montré que le code sous-estime la perte de charge pour le sable / Chemical Looping Combustion (CLC) is an oxy-combustion like process where particles are used to supply oxygen to combustion. Further work is still needed for extrapolation and optimization of the CLC process, concerning properties of Group B particles and CFB technology. Hydrodynamic tests were made on a 18 m tall riser. Axial pressure profiles as well as radial flux profiles and radial momentum quantity profiles were obtained. Three types of Group B particles were used with Sauter mean diameters between 250 and 300 μm and densities between 2600 and 3300 kg/m²s. An important impact of particle sphericity on riser pressure drop has been revealed. At identical conditions, glass beads present about half the pressure drop generated by sand. In the developed region of the riser, the core-annulus regime has been found. A 1D model of the riser, based on experimental results and on the Euler-Euler gas-solid equations, has been developed. Moreover, a new cross section averaged drag force correlation is presented. A new boundary condition on the bottom of the riser has been investigated. The final 1D model is capable of predicted riser pressure drop from the operating conditions and it takes into account particle properties such as density, size and shape. A study on the adequacy of the use of the commercial CFD code Barracuda to simulate risers with Group B particles was made. It was shown that the code under estimates pressure drop along the riser for sand simulations