Theoretical and experimental study of mass transfer in textile enoblishement processes : application to washing process
Étude théorique et experimentale du transfert de matière dans les procédés d'ennoblissement des textiles : application au lavage
Résumé
This work deals with the material transfers relative to the textiles enoblishment processes. First, a reminder of the processes used during the pre-treating of textiles allows us to situate the context and the main principles of the textile industry, thus we have focalized on the washing processes. An experimental system was set up to measure the speed of transfer of a marker through the material, dealing with it as a pseudo-homogeneous medium. These results allowed us to identify the most influential parameters in the speed of matter transfer : hydrodynamics and temperature, temperature having a lesser incidence. We then tried to increase the matter transfer speed. By an analogy with the concept of some heat exchangers, the idea occurred of the addition of agitators consisting of intermittent narrowing of the flow section, these narrowing bring about a convective transfer through the rnaterial. The experiments revealed transfer speeds at least 15 lime greater than before. Then, a diagnostic was made on an industrial washer thanks to the Resident Time Distribution (RTD)method. The results revealed three major dysfunctions : 20 % dead areas, dissymmetry of the flow on the width of the material, then an overlong time to get up to speed (around 1 1/2 hours), comparing to the resident lime of the fabric. AlI these results turned towards the concept of a new washing process based on the use of agitators, which has the advantage of taking less space than traditional processes, and having better efficiencies in term of water consumption and thermal losses. This prototype is under construction and this concept is already protected with the INPI, a Soleau envelope having been deposited with them.
Ce travail traite des transferts de matière relatifs aux procédés d'ennoblissement des textiles. En premier lieu, un rappel des procédés utilisés lors des prétraitements des textiles permet de recaler le contexte et les grands principes de l'industrie textile. Puis, nous nous sommes focalisés sur les procédés de lavage. Un dispositif expérimental a été réalisé afin de mesurer la vitesse de transfert d'un traceur vers et au travers du tissu, considéré comme un milieu pseudo homogène. Ces résultats ont permis de dégager les paramètres prépondérants qui influencent la vitesse de transfert de matière : l'hydrodynamique et la température, cette dernière ayant une incidence moins marquée. Par la suite, nous avons cherché à améliorer les vitesses de transfert de matière. Par analogie avec la conception de certains échangeurs de chaleur est apparue l'idée d'ajout de promoteurs de turbulence qui consistent en des rétrécissements ponctuels de la section d'écoulement : ceux-ci provoquent un transfert convectif au travers du tissu. Les expériences révèlent des vitesses de transfert au moins 15 fois supérieures. Parallèlement à cette approche, un diagnostic a été réalisé sur une laveuse industrielle, notamment par le biais d'une étude hydrodynamique par la méthode de Distribution des Temps de Séjour. Les résultats ont révélés 3 dysfonctionnements majeurs : 20 % de zones mortes, dissymétrie de l'écoulement sur la laize du tissu, et un temps de mise en régime beaucoup trop important (environ 1h30) comparé au temps de séjour du tissu. L'ensemble de ces résultats a conduit à la conception d'un procédé de lavage novateur fondé sur l'utilisation de promoteurs de turbulence, qui a comme avantage d'être moins encombrant que les procédés traditionnels, et d'avoir de meilleures efficacités en terme de consommation d'eau et de pertes thermiques. Ce prototype est en construction, et l'idée de ce concept a d'ores et déjà été protégée auprès de l'INPI par dépôt d'une enveloppe Soleau.