Dans les arts plastiques, le concept de la beauté doit être associé aux techniques sous-jacentes. L'artiste doit choisir et maîtriser ces techniques afin de les appliquer à l'art en vue d'atteindre les résultats esthétiques visés. Une approche scientifique de ces techniques a un rôle important dans l'amélioration de leur application dans les arts plastiques. Les céramiques et poteries sont un domaine complexe où les réactions chimiques et les propriétés physiques des argiles et des glaçures doivent être prises en compte. Dans ce domaine l'histoire de la science était un guide utile dans une telle recherche. Pour les céramiques, les réactions chimiques se produisant à la phase haute température du processus de cuisson déterminent essentiellement l'aspect final de la surface du produit. En conséquence, changer les conditions de ces réactions (profils de température, la nature de l'atmosphère du four) était une bonne méthode pour obtenir de nouveaux aspects de surface. L'atmosphère du four pendant et après la cuisson permettait de contrôler, dans une large mesure, l'aspect final des produits céramiques, et cela dépend à la fois de la conception et de la mise en place du four. L'étude de l'histoire des techniques céramiques, dans différentes civilisations, a conduis à un aperçu des techniques de cuisson. La compréhension scientifique de ces techniques a mené à des stratégies en vue de modifier la conception du four et la pratique de la cuisson. / In Plastic arts; with the concept of beauty there are also techniques, artists choose between these techniques for apply art works matching with aesthetic viewpoint. As well as science have important role in improved applied arts and fine arts techniques. In ceramics and pottery we are confronted with the chemicals reactions and physical properties of clay and glaze which have deep roots in human history, so history techniques will guide us in this research. In ceramic, chemical reactions need high temperature as condition to exist (Firingprocess), and that have main role in determined final appearance of surface treatments for ceramics forms. When the chemical reactions and physical properties which happen in firing process are responsible of final appearance and aesthetics treatments of ceramics forms, the changing of reactions conditions was used for achieving new treatments for ceramic surface beauty. The atmosphere of kiln during and after firing process whom decide the final appearance for ceramics forms, presented as technique for modifying kiln structure as afactor of enriching aesthetics treatments for ceramic surface. The history and science of ceramics techniques in some civilizations was studied to understand some firing techniques and its roles in ceramic surface esthetics. These provided evidence with experimental study to design a new kiln which can be used as a tool to enrich ceramics forms aesthetically

La chaufournerie constitue un secteur de production artisanale situé à l’interface entre le bâtiment et les arts du feu. Moyennant une approche pluridisciplinaire, un portrait de cet artisanat méconnu a été dressé. Au cours du second Moyen Âge, les techniques de fabrication de la chaux utilisées dans les régions de l’arc nord-occidental de la Méditerranée sont très diversifiées. Le milieu naturel influe beaucoup sur les techniques mises en œuvre, mais aussi sur les formes d’organisation de cet artisanat. En amont de la cuisson de la chaux, les chaufourniers mettent en œuvre des processus techniques complexes, destinés à récolter et à transformer les matériaux en vue de leur utilisation dans les fours. Ainsi, les pierres à chaux doivent être extraites, concassées puis chargées. En parallèle, le combustible est récolté puis préparé. Ce sont plusieurs chaînes opératoires qui sont mobilisées pour fabriquer la chaux. Cette multiplicité n’est pas seulement technique, et trouve une traduction sociale. En effet, si la conduite de la cuisson est nécessairement l’affaire d’artisans spécialistes, les autres étapes du processus technique peuvent être confiées à d’autres catégories d’ouvriers, qui, parfois, se chargent seulement d’une séquence de ce processus. Le savoir-faire des artisans apparaît comme le fruit de contraintes matérielles et techniques, mais aussi sociales. La chaufournerie occupe une place particulière dans la société et l’économie de la fin du Moyen Âge. Malgré le caractère essentiel de la production de chaux pour alimenter certains secteurs d’activité, les chaufourniers, très minoritaires, n’occupent qu’une place secondaire dans la société. / Lime burning is a section of handmade production interfacing with construction and uses of fire. With pluridisciplinary approach, a statement of this unwell known craft was exposed. During the second Middle Age, making lime technics used in the Mediterranean north-occidental areas are plural. Natural environment makes a great influence on the used technics and also on the ways to organize this craft. Before cooking the lime, lime burners are using intricated technic process in collecting and transforming materials for kilns use. The limestone must be extracted, crushed then charged up. Several “chaînes opératoires” are involved in making the lime. This multiplicity is not only a technic one but a social translation also. If the cooking section is indeed leaded by professionals handworkers, other technic sections can be consigned by other kind of workers even sometimes for just only one section. The handworkers expertise appears to be resulting material and technic restraints, but also social ones. Lime burning hold a special position in both society and economy in the end of the Middle Age. Despite the essential use of lime production in some particular industry, lime burners – not numerous - are only holding a secondary position in the medieval society

Mémoire (M. Sc. A.) --Université du Québec à Chicoutimi, 1988. / Bibliogr. : f. 104-105. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Cette étude développe une plate-forme mathématique allant de la création d’une base de connaissances à la mise en place d’un modèle adaptatif. Une nouvelle approche en ce qui concerne la modélisation du four rotatif du clinker a été nécessaire pour mener à bien notre étude. Ainsi, un modèle d’état du système aux paramètres repartis, à la base des phénomènes physico-chimiques, a été conçu à l’aide d’équations aux dérivées partielles. La structure du modèle est basée sur trois variables d’état qui peuvent décrire correctement les principaux phénomènes (diffusions, déplacements, transferts et échanges thermiques, etc.) qui se déroulent dans le four rotatif de clinker. En outre, ces variables d’état sont accessibles à travers des paramètres mesurables tels que les températures de la surface extérieure du four et de l’air ambiant. Les paramètres du modèle proposé sont des fonctions de trois variables d’état, qui tout en remplaçant les paramètres mal connus et inaccessibles, décrivent les phénomènes physicochimiques qui caractérisent la complexité du système et sont définis comme des fonctions opératoires. Cette approche permet non seulement de minimiser les erreurs (hypothèse de simplification) mais aussi permet un accès facile et aisé des paramètres. Nous avons élaboré une procédure d’identification basée sur des analyses phénoménologique et dimensionnelle. Ainsi, à partir de données issues d’un complément d’instrumentation associé à la base de connaissances, l’identification des fonctions opératoires (paramètres) a été effectuée à partir d’un état stationnaire du système qui représente notre condition initiale. Cette opération est importante dans la mesure où elle donne aux paramètres du modèle les propriétés de la dynamique du système. Ces résultats sont corroborés par les estimations des variables d’état dont les valeurs et évolutions sont acceptables. Après l’évaluation de l’influence des fonctions opératoires sur les variables d’état, une modélisation des paramètres (fonctions opératoires) du modèle a été proposée à la base d’une décomposition physique à la lumière des connaissances fournies dans la littérature. Une procédure d’ajustement a été également développée afin de pouvoir fournir des variables d’état optimales. Ainsi, l’erreur peut être compensée par ajustement des fonctions opératoires. Par conséquent, à travers la rapidité de la procédure d’ajustement et l’adaptation des paramètres du modèle dans un horizon de temps bien déterminé, le modèle renferme les caractéristiques d’un modèle adaptatif qui pourra être un support essentiel dans la commande automatique du système. / This study develops a mathematical platform going from the establishment of a knowledge database to the setting up of an adaptive model. This has required a new approach of modeling of the clinker rotary kiln (CRK). Thus, a state model of distributed parameter systems, based on physico-chemical phenomena, was designed using partial differential equations. The model structure is based on three state variables which are: the gas, clinker temperatures and the clinker mass distributions, and are elaborated with the help of heat, pressure and mass balance equations. The model parameters are defined by the functions of three state variables. Moreover, the resulting state model, decomposed into five phenomenological zones of CRK, is used as a first step to define a set of Operating Functions (OFs). These OFs has also been decomposed into longitudinal distribution of CRK to replace the constant, unknown or unmeasured parameters. We develop an identification procedure based on phenomenological and dimensional analysis where the identification of operational functions (model parameters) was performed from a stationary state of the CRK. Once the restores state variables have been evaluated, the desired input (which is treated as the control of the CRK) can be more easily found by the proposed model than by simple trial and error. Moreover, the fact that the computation time, to estimate-calibrate the OFs above-mentioned, is very short, then this dynamic computation works faster than real-time. In summary, the cooperation and coordination in real-time between industrial computers and the CRK allows for an adaptable model, where each specific set of the OFs must be analyzed by its accuracy.

Aujourd'hui, avec l'amélioration des puissances de calcul informatique, la simulation numérique est devenue un outil essentiel pour la prédiction des phénomènes physiques et l'optimisation des procédés industriels. La modélisation de ces phénomènes pose des difficultés scientifiques car leur résolution implique des temps de calcul très longs malgré l'utilisation d'importantes ressources informatiques.Dans cette thèse, on s'intéresse à la résolution de problèmes complexes couplant écoulements et transferts thermiques. Les problèmes physiques étant fortement anisotropes, il est nécessaire d'avoir un maillage avec une résolution très élevée pour obtenir un bon niveau de précision. Cela implique de longs temps de calcul. Ainsi il faut trouver un compromis entre précision et efficacité. Le développement de méthodes d'adaptation en temps et en espace est motivé par la volonté de faire des applications réelles et de limiter les inconvénients inhérents aux méthodes de résolution non adaptatives en terme de précision et d'efficacité. La résolution de problèmes multi-échelles instationnaires sur un maillage uniforme avec un nombre de degrés de liberté limité est souvent incapable de capturer les petites échelles, nécessite des temps de calcul longs et peut aboutir à des résultats incorrects. Ces difficultés ont motivé le développement de méthodes de raffinement local avec une meilleure précision aux endroits adéquats. L'adaptation en temps et en espace peut donc être considérée comme une composante essentielle de ces méthodes.L'approche choisie dans cette thèse consiste en l'utilisation de méthodes éléments finis stabilisées et le développement d'outils d'adaptation espace-temps pour améliorer la précision et l'efficacité des simulations numériques.Le développement de la méthode adaptative est basé sur un estimateur d'erreur sur les arrêtes du maillage afin de localiser les régions du domaine de calcul présentant de forts gradients ainsi que les couches limites. Ensuite une métrique décrivant la taille de maille en chaque noeud dans les différentes directions est calculée. Afin d'améliorer l'efficacité des calculs la construction de cette métrique prend en compte un nombre fixe de noeuds et aboutit à une répartition et une orientation optimale des éléments du maillage. Cette approche est étendue à une formulation espace-temps où les maillages et les pas de temps optimaux sont prédits sur des intervalles de temps en vue de contrôler l'erreur d'interpolation sur la domaine de calcul. / Nowadays, with the increase in computational power, numerical modeling has become an intrinsic tool for predicting physical phenomena and developing engineering designs. The modeling of these phenomena poses scientific complexities the resolution of which requires considerable computational resources and long lasting calculations.In this thesis, we are interested in the resolution of complex long time and large scale heat transfer and fluid flow problems. When the physical phenomena exhibit sharp anisotropic features, a good level of accuracy requires a high mesh resolution, hence hindering the efficiency of the simulation. Therefore a compromise between accuracy and efficiency shall be adopted. The development of space and time adaptive adaptation techniques was motivated by the desire to devise realistic configurations and to limit the shortcomings of the traditional non-adaptive resolutions in terms of lack of solution's accuracy and computational efficiency. Indeed, the resolution of unsteady problems with multi-scale features on a prescribed uniform mesh with a limited number of degrees of freedom often fails to capture the fine scale physical features, have excessive computational cost and might produce incorrect results. These difficulties brought forth investigations towards generating meshes with local refinements where higher resolution was needed. Space and time adaptations can thus be regarded as essential ingredients in this recipe.The approach followed in this work consists in applying stabilized finite element methods and the development of space and time adaptive tools to enhance the accuracy and efficiency of the numerical simulations.The derivation process starts with an edge-based error estimation for locating the regions, in the computational domain, presenting sharp gradients, inner and boundary layers. This is followed by the construction of nodal metric tensors that prescribe, at each node in the spatial mesh, mesh sizes and the directions along which these sizes are to be imposed. In order to improve the efficiency of computations, this construction takes into account a fixed number of nodes and generates an optimal distribution and orientation of the mesh elements. The approach is extended to a space-time adaptation framework, whereby optimal meshes and time-step sizes for slabs of time are constructed in the view of controlling the global interpolation error over the computation domain.

Ce travail porte sur l'étude de fours tournants équipés de releveurs. Ce sont des contacteurs gaz/solide largement répandus dans de nombreux secteurs industriels mettant en oeuvre des solides divisés. Cependant en raison d'une faible connaissance du fonctionnement de ces équipements notamment en matière d'écoulement ou de transfert thermique, leur utilisation repose encore beaucoup sur le savoir faire des opérateurs acquis avec le temps. Ainsi ce travail vise à fournir aux ingénieurs des outils de connaissance et d'extrapolation pour les accompagner dans les phases de dimensionnement, mais aussi d'optimisation de procédés existants, en particulier pour des fours tournants en chauffage indirect et équipés de releveurs. La première partie de cette étude porte sur l'influence des conditions opératoires sur l'hydrodynamique des solides divisés de forme et taille différentes. Pour ce faire, des procédures expérimentales pour la mesure de distribution des temps de séjours des particules solides ont été mises en oeuvres. Deux pilotes de four tournant ont été utilisés. Ces derniers ont un ratio longueur sur diamètre équivalent mais un ratio de taille de 2. L'hydrodynamique des fours a été caractérisée quantitativement à partir des résultats expérimentaux en terme de temps de séjour des solides, taux de remplissage du four ainsi que de la dispersion axiale des particules. Ces derniers ont été modélisés par analyse dimensionnelle dans un souci de généralité en prenant en compte la présence d'éléments internes (releveurs, grille) ou diaphragmes en sortie, mais aussi des paramètres opératoires tels que la vitesse de rotation du tube, son inclinaison ou le débit des particules solides. La seconde partie de cette étude s'intéresse aux processus de transfert thermique dans les fours tournants en chauffage indirect et équipés de releveurs. Cette étude repose sur la mesure des profils de température à la paroi, dans la phase gazeuse et le lit de particules solides. L'analyse de ces profils de température se focalise sur la détermination des coefficients de transfert de chaleur entre la paroi et le lit de solides d'une part, et entre la paroi et le gaz d'autre part. Une méthode d'analyse globale de système mince et un bilan global intégrant la puissance fournie pour la chauffe sont utilisés pour la détermination de ces coefficients de transfert. Les résultats obtenus permettent d'une part de mettre en évidence l'effet des releveurs ainsi que l'influence des paramètres opératoires sur ces coefficients de transfert de chaleur et d'autre part d'établir par analyse dimensionnelle des modèles pour ces derniers. Enfin, ce travail se termine par la mise en place d'un modèle dynamique simplifié de four tournant en chauffage indirect permettant la détermination des profils de température le long du four et pouvant être facilement adapté à divers procédés. / The present work addresses a fundamental study on flighted rotary kilns. They are gas-solid reactors, used in a variety of industries to process heterogeneous media. However, operating these kilns mainly relies on the know-how of operators due to insufficient fundamental understanding. The aim of this work is to provide engineers with relevant tools and models to assist in the design stage and the performance improvement of existing operating process units, in particular indirectly heated rotary kilns, inclined and equipped with lifters. In the first part, we studied the effects of operating parameters on the flow of materials of differing properties and shape. For this purpose, residence time distribution measurements were performed through experimental stimulus response tests. Two pilot-scale rotary kilns with similar length-to-diameter ratios, but a dimension ratio of about two were used in this study. We focused on the effects of lifter shape and configurations. The effects of the rotational speed, the kiln slope, the mass flow rate and the exit dam height were also analyzed. The flow of solids was quantitatively characterized primarily by the experimental mean residence time, hold-up, and axial dispersion coefficient. Using a dimensional analysis, models were established to predict the mean residence time, the filling degree and the axial dispersion coefficient, providing basic information on the kiln design, solid particle properties and operating conditions. In the second part, we studied the heat transfer mechanisms occurring in the flighted rotary kiln by measuring temperature profiles at the wall, the freeboard gas and the bulk of solids. Analysis of the temperature profiles focused on two main issues: assessment of the heat transfer coefficient between wall and gas, and assessment of the heat transfer coefficient between wall and solid particles. The lumped system analysis and a heat balance using the power supplied for the heating were applied to determine the experimental heat transfer coefficients. The effects of operating conditions and lifting flights were analyzed. Both heat transfer coefficients were then correlated through dimensional considerations. Lastly a global dynamic model mainly based on the models developed in this study can be used to determine wall, gas and bulk solids axial temperature profiles in an indirectly heated flighted rotary kiln. This global model needs to be completed with specific models related to a reaction so as to be used as a framework for the simulation of specific industrial rotary kilns.

Ce projet vise à développer les outils et les relations pour modéliser le procédé d'enrichissement du minerai du Havre-Saint-Pierre par Rio Tinto, Fer et Titane. Ce procédé magnétise le minéral d'hémo-ilménite en le grillant dans des fours rotatifs et en l'enrichissement par des séparateurs à tambours rotatifs magnétiques. Une série de lots expérimentaux à des niveaux de magnétisation différents a été produite. Un classificateur de particules en fonction de leur susceptibilité magnétique spécifique effective a été conçu et fabriqué. Chacun des lots expérimentaux a été caractérisé par ce nouvel appareil et analysé pour la chimie pour développer le modèle mathématique de magnétisation du minerai par le grillage. Des essais ont été effectués sur un tambour magnétique rotatif pilote pour modéliser le procédé de séparation. Les équations des deux modèles ont été implantées à un simulateur d'usine présentant un bon potentiel comme outil d'optimisation et de développement de nouvelles configurations du procédé.