Modélisation des performances thermoélectriques dans le cas d’échanges radiatifs et conductifs : application à la récupération de chaleur dégradée d’un four de verrerie

(fre) Une grande partie de l'énergie consommée dans les procédés industriels est dissipée sous forme de chaleur. Ce mémoire a pour objectif d'étudier la possibilité de récupérer par thermoélectricité de la chaleur dégradée d'un four de verrerie, afin d'en augmenter l'efficacité. Pour cette application, tant les températures des sources chaude et froide que la densité de flux de chaleur entrant dans le dispositif sont imposées. Deux modes d'échanges de chaleur sont considérés: les échanges par conduction et les échanges par radiation. Ces 2 modes de transfert ont été modélisés dans le système incluant les générateurs thermoélectriques, et l'influence de l'effet Peltier sur les performances a été analysée. La modélisation prend également en compte la variation des propriétés des matériaux thermoélectriques en fonction de la température. Des tests ont été effectués en vue de caractériser un module thermoélectrique, et les résistances thermiques de contact ont été évaluées de façon expérimentale. Ces expériences ont également permis de valider les modèles thermiques. Une solution adaptée au cahier des charges a été établie par combinaison de modules existants pour les 2 modes de transferts étudiés. Pour le cas des échanges par conduction, une méthode d'optimisation de la géométrie des plots des modules a été mise au point. En utilisant cette méthode, deux matériaux thermoélectriques ont été comparés pour l'application étudiée sur base du prix des matières premières. La densité de puissance obtenue s'élève à 435 W/m^2.

(eng) A large fraction of the energy used by industrial processes is lost in the form of waste heat. The purpose of this master's thesis is to study the possibility to harvest waste heat from a glass furnace using thermoelectricity, in order to improve its energetic efficiency. In this application, hot source and cold source temperatures, as well as incoming heat flux density are set. Two heat transfer modes were considered: conduction and radiation. Both transfer modes were modelled in the system including thermoelectric generators, and the impact of the Peltier effect on performance was studied. The model also takes temperature dependant material properties into account. Tests were conducted in order to characterise a thermoelectric module and thermal contact resistances were experimentally evaluated. Those experiments were also useful for attesting thermal models. A solution suiting the specifications was established using a combination of existing modules for both heat transfer modes. For conductive heat transfer, legs geometry was optimised and two thermoelectric materials were compared for the considered application based on raw materials price.