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

IV. DIMENSIONNEMENT DES PAROIS ET DES OUVERTURES

Dans la simulation précédente, nous n'avons pas pris en compte les déperditions par les parois. Maintenant, il faut dimensionner les parois du séchoir de telle sorte qu'elles n'influence pas trop les gradients de température.

Le flux perdu à travers les parois est

Ö = K_g S ( T in - T _ex )

avec

Kg 1 e p

+

h i ë p

1

A partir des données suivantes :

· Température extérieure : 35°C ;

· Température intérieure : 45°C ;

· Périmètre de la surface d'échange : 2m (voir Figure 5) ;

· Hauteur de la section d'échange (espace entre 2 claies) : 0.1m ;

· Coefficient de convection intérieur : hi = 16.66 W / m² °C (voir [3]).

On voit que pour une déperdition limitée à 2W par claie (1000^ème de la puissance produite au condenseur : voir le paragraphe suivant), la résistance de conduction minimale de la parois est :

ë p

ep m2 °C / W

R min = = 0. 94

Pour une parois en contre-plaquet okoumé, on a ëp = 0.12 (voir [3]). L'épaiseur correspondante est donc ep = 10cm.

Les ouvertures seront aussi en contre-plaquet de 10cm. Un revêtement intérieur en feuille d'aluminium de 0.3mm permettra de protéger le contre-plaquet et rendre le séchoir plus sain et esthétique. Une fine couche d'armaflex d'épaisseur 5mm assurera l'étanchéité des ouvertures.

V. DIMENSIONNEMENT DE LA MACHINE FRIGORIFIQUE

1. Conditions de base

Ces conditions sont connues à partir de la simulation, et sont :

2.

Caractéristiques des échangeurs

	Evaporateur Condenseur
H entrée (KJ/Kg as)	63,659	38,454
H sortie (KJ/Kg as)	33,525	63,541
Puissance (KW)	2,507	2,087
Débit d'eau (Kg/h)	0,898

Caractéristiques du cycle frigorifique

Pour cette gamme de puissance, le fréon le plus utilisé est le R134a. C'est donc lui qui sera utilisé pour le cycle. Nous avons pris un pincement d'environ 3°C par rapport à la température moyenne de surface, et un rendement isentropique de 0.7 pour les calculs. La surchauffe totale et le sous-refroidissement ont été fixés à 5°C (valeur généralement admise). Les caractéristiques suivantes ont été calculées dans le logiciel Forane.

Fluide R134a

Paramètres Valeurs Unités

Température d'évaporation 3 °C

Température de condensation 58 °C

Pression d'évaporation 3,256 bar

Pression de condensation 16,037 bar

Taux de compression 4,93

Température à l'aspiration 8 °C

Sous-refroidissement 5 °C

Puissance frigorifique 2,5 kW

Puissance au condenseur 3,44 kW

Débit massique 70,03 kg/h

Rendement isentropique 0,7

COP frigorifique 2,65

Ici, nous avions le choix entre fixer la puissance frigorifique ou fixer la puissance au condenseur. C'est la première alternative qui a été retenue. La puissance calculée au condenseur est alors : 3.44KW, au lieu des 2KW requis dans les conditions de base. On voit donc qu'un thermostat est indispensable pour ne pas avoir des montées excessives de température.

3. Sélection du compresseur

Nous disposons d'un important matériel frigorifique de récupération. Le challenge ici sera donc d'utiliser au maximum ce parc. C'est ainsi que à partir de logiciels de constructeurs, nous avons recherché les matériels pouvant convenir.

Il est ainsi apparut que le compresseur CAJ4492A du constructeur UH (Unité Hermétique), disponible dans notre parc pouvait convenir à notre application. Les caractéristiques étant les suivantes :

Compresseur

Constructeur Unité Hermétique

Modèle CAJ4492A

Fréon R12

Puissance absorbée (KW) 1,011

Intensité absorbée (A) 5,81

Capillaires conseillés 2mm/3,22m

0,070"/1,76m

Le fluide de travail de ce compresseur est le R12. Mais le R134a sera utilisé sans problème, car il est un fluide de substitution du R12 valable pour les applications Moyenne/Haute pression.

4. Sélection du condenseur

Les données de sélection du condenseur sont :

· Température d'entrée de l'air : 20°C ;

· Température de condensation : 58°C ;

· Charge thermique à évacuer : 3.44 kW.

Le constructeur donne généralement une puissance standard évacuée dans des conditions données. Pour avoir la puissance correspondante aux conditions du projet, un abaque (voir Annexe 4) du constructeur permet de trouver le facteur de correction à appliquer à la puissance standard. On remarque alors que la puissance évacuée est d'autant plus grande que l'écart At entre les températures d'entrée de l'air et de condensation est élevée. Une valeur communément admise pour At est 15°C. C'est cette remarque qui va guider la sélection heuristique suivante.

Le compresseur dont nous disposons est en fait celui d'un groupe de condensation. Sachant que ces groupes sont utilisés pour des applications

Moyenne/Haute Pression comme la notre, alors on sait que pour un At d'environ 15°C, son condenseur évacuera environ 2.5 kW. On est donc presque sûr qu'avec notre At de 25°C (voir résultats de simulation), ce condense ur pourra nous évacuer les 3.4 kW voulus.

Comme le groupe de condensation entier est récupéré, les seuls composants du système frigorifique restant à dimensionner sont l'évaporateur, le détendeur et les tuyauteries.

5. Sélection de l'évaporateur et du détendeur

Les données de sélection de l'évaporateur sont :

· Puissance frigorifique : 2.5 kW ;

· Température d'entrée de l'air : 37.5°C ;

· Titre à l'entrée : 0.32.

Pour des raisons économiques, le choix n'a pas été réalisé dans un catalogue de constructeur. De par son expérience, notre encadreur nous a recommandé un matériel de récupération pouvant assurer ces mêmes conditions.

La sélection du compresseur UH nous a recommandé des détendeurs à capillaire possibles :

· 2mm/3,22m

· 0,070''/1,76m

Mais des détendeurs thermostatiques à égalisation interne peuvent aussi être utilisés. Pour cela, les données de sélection sont :

· Chute de pression : AP = 12.75 bar ;

· Puissance frigorifique : 2.5 kW ;

· Température d'évaporation : 3°C.

6. Sélection des tuyauteries

Les tuyauteries sont celles données à l'aspiration et le refoulement du compresseur. Leur caractéristiques sont :

· Tuyauterie Haute Pression : o Diamètre : 5/16 `' ; o Longueur : 3m.

· Tuyauterie Basse Pression : o Diamètre : 3/8 `' ; o Longueur : 3m.

7. Schéma Fluidique de la machine frigorifique

Figure 8 : Schéma fluidique de la machine frigorifique