Conception et realisation d'un sechoir a condensation pour fruits et legumes

III. SIMULATION DES EVOLUTIONS D'AIR HUMIDE

A partir des modèles simplifiés précédents, on peut alors simuler les évolutions d'air humide dans le séchoir. Nous avons pour cela écrit un code de calcul dans le module VBA (Visual Basic pour Applications) d'Excel. Dans l'éditeur VBA, nous avons

défini des fonctions personnalisées qui ont ensuite été appelés depuis une feuille de calcul. Ce code est entièrement listé dans l'annexe 3.

Les données de base de cette simulation sont les suivantes :

· Produit séché : mangue ;

· Type de tranche de produit : plat 40mm x 40mm ; épaisseur : 5mm ;

· Longueur caractéristique d'une tranche de produit pour le calcul du coefficient d'échange thermique : 50mm ;

· Porosité de l'amas de produit dans le séchoir : 0.9 ;

· Température de séchage : 45°C ;

· Pression atmosphérique : 101300 Pa ;

· Chaleur massique de l'air sec : 1006 J/kg.K ;

· Chaleur latente de vaporisation de l'air à Pat : 2500000 J/Kg ;

· Hauteur d'établissement des échanges sur une claie : 20mm ;

· Section d'une claie : 0.132m² ;

· Vitesse de l'air de séchage : 0.5m/s. Cette vitesse est différente de la vitesse délivrée à la sortie du ventilateur, à cause des nombreuses pertes de charge ;

· Section de sortie d'une chicane d'homogénéisation : 0.02m² (50cm x 40cm) ;

· Section totale de passage après le condenseur : 0.25m² ;

· Efficacité des échangeurs de chaleur : 0.7 ;

· Rendement effectif du compresseur : 0.7 ;

· Puissance présumée du compresseur : 1.5 KW ;

· Température ambiante : 35°C ;

· Humidité relative ambiante : 35% ;

· Coefficient de correction de débit (qui corrige le fait que le profil de vitesse n'est pas uniforme dans les sections) : 0.6.

La simulation ici se fait pour la phase isenthalpe de séchage, puisque les modèles sont élaborés pour cette phase.

Les conditions ambiantes nous permettent de donner une valeur initiale à l'humidité absolue w, qui est 0.0123 Kg/Kg as. Les valeurs de régime permanent pour w

et t dans le séchoir ne seront obtenus qu'après plusieurs itérations en bouclant la circulation d'air.

La température d'attaque sur la première claie a été fixée à 45°C. Partant de cette claie, l'objectif de la simulation est d'avoir des températures d'évaporation et de condensation qui permettront d'avoir à nouveau ces 45°C à la sortie du condenseur.

Connaissant les températures d'évaporation et de condensation, la simulation nous fournit en plus les caractéristiques de l'air humide en tous point du séchoir. C'est donc cela qui nous permettra de dimensionner les systèmes constitutifs du séchoir.

Les tableaux suivants, issus de la feuille de calcul Excel donnent les résultats de la simulation de cette phase de séchage, en unités SI :

				Ventilateur
			Claie 2
	Claie 1

Vitesse sortie 0,5 T entrée 44,948 T entrée 43,855

W entrée 0,0071 W entrée 0,0075

T produits 21,910 T produits 21,900

Flux masse 0,000302 Flux masse 0,000288

T sortie 43,745 T sortie 42,712

W sortie 0,0076 W sortie 0,0080

Claie 3	Claie 4	Claie 5			T entrée
42,817 T entrée	41,831 T entrée	40,894		W entrée
0,0080 W entrée	0,0084 W entrée	0,0087		T produits
21,892 T produits	21,883 T produits	21,876		Flux masse
0,000274 Flux masse	0,000262 Flux masse	0,000249		T sortie
41,732 T sortie	40,800 T sortie	39,914		W sortie
0,0084 W sortie	0,0088 W sortie	0,0091

Claie 6	Claie 7	Claie 8			T entrée
40,004 T entrée	39,157 T entrée	38,352		W entrée
0,0091 W entrée	0,0094 W entrée	0,0098		T produits
21,868 T produits	21,861 T produits	21,855		Flux masse
0,000238 Flux masse	0,000227 Flux masse	0,000216		T sortie
39,072 T sortie	38,271 T sortie	37,508		W sortie
0,0095 W sortie	0,0098 W sortie	0,0101

Evaporateur		Préchauffage	Condenseur			T entrée
37,508 T entrée 15,491 T entrée	20,328				W entrée
0,0101 W entrée 0,0071 W entrée	0,0071				T surface
6 T sortie 20,328	T surface		55,5		T sortie
15,491 W sortie 0,007 T sortie	44,948				W sortie
0,0071	W sortie	0,0071			T rosée entrée
14,156

On fait les constats suivants :

· La température d'attaque de la 1^ère claie se stabilise à : 44.948°C. C'est encore celle qu'on a en sortie du condenseur (bouclage réalisé) ;

· L'humidité absolue à l'entrée de la 1^ère claie est stabilisée à : 0.0071 kg/kg as, soit
12% d'humidité relative. Cette valeur est aussi la même à la sortie du condenseur ;

· Le flux masse diminue fortement entre 2 claie successive. Pour avoir des temps de séchage uniforme, il faut donc permuter le positionnement des claies durant le séchage ;

· La température d'attaque diminue d'environ 1°C ent re 2 claies successives ;

· Les chicanes d'homogénéisation font gagner environ 0.1°C par claie, soit environ 1°C pour l'ensemble du compartiment de séchage ;

· Un fait étonnant est que la température du produit (température humide de l'air) reste pratiquement constante sur toutes les claies pendant cette phase isenthalpe de séchage. Ceci doit être vérifier par l'expérience.