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

CONCLUSION

Dans ce travail, nous avons valorisé la formation suivie à l'ENSAI de Ngaoundéré depuis 2 ans et demie. Nous avons émis des spécifications fonctionnelles d'un séchoir à condensation. Une méthodologie de conception simplifiée, répondant à nos contraintes de temps à ensuite été suivie. Cela nous a permis d'aboutir à une configuration satisfaisante pour le séchoir. Le dimensionnement s'est fait à partir de modèles habituels d'air humide et de séchage. Ces modèles ont ensuite été exploités pour l'écriture d'un code de simulation dans MS Excel. La phase de montage ne s'est pas faite sans difficultés, car les restrictions financières nous ont amenés a changer certains choix fait en dimensionnement. Pour ce fait, bien que la machine fonctionne et que nous avons même déjà fait des essais de séchage, elle n'est pas encore au point d'après les dimensionnements effectués.

Le séchoir conçu est un modèle initial, et il est évident qu'il doit être continûment amélioré au fil des ans. Nous espérons que ce travail a été assez méthodique et explicite pour faciliter les travaux futurs qui pourraient être réalisés sur ce séchoir à condensation.

ANNEXE 1 : ESPACES D'ACCESSIBILITE D'APRES AFNOR

ANNEXE 2 : EQUATIONS DE L'AIR HUMIDE

Les équations utilisées sont donc les suivantes :

· Humidité absolue

(1)

ù = 0. 62 Pv P- Pv

·

(2)

(4)

(5)

Enthalpie du mélange

h_s = (1 . 006 +1. 826ù)t + 2500ù

· Humidité relative

(3)

?

			Pv
	=
			Psat(t)

· Equilibre liquide-vapeur

Log

7 . 625 · t 1 0 ( ) Psat = + 241 + t

2. 7877

· Equilibre solide-vapeur

·

Log

2. 7877

9 .7 5 6 · t

1 0 ( )

Psat = +

272 .7 + t

(6)

(7)

Volume spécifique

·

461 (0 . 62

· + ù

' '

=

P

V

) · T

Température humide

2500(wh sat - w)

(1 .006 1 . 826

+

t t

=

h

)

w ^h

sat

T = t + 273.15

wsat est w au point de saturation correspondant à une transformation isenthalpe issu du

h

point (t,w).

'# '# '# '# '# '# '# '#	ANNEXE 3 : LISTING DU CODE DE SIMULATION
	'####################################################### # MODULE DE SIMULATION DU SECHOIR A CONDENSATION # # Les fonctions définies dans ce module ont pour # but de simuler les évolutions d'air humide # dans un séchoir par condensation. # Leur compréhension peut être rendue aisée par # la lecture du rapport qui a suivit la conception #
'#	d'un tel séchoir à l'ENSAI de Ngaoundéré	#
'#	l'année académique 2002-2003 par	#
'#	OUAMBO T. Raoul et	#
'#	DJUIKAM M. F. H. Marlyse.	#
'#		#
'#		#
'#	Seules les fonctions n'étant pas définies comme	#
'#	Private sont visibles dans le classeur Excel,	#
'#	et sont utiles à la simulation. Les fonctions	#
'#	Private ne sont visibles que dans ce module,	#
'#	et servent pour des calculs intermédiaires.	#
'#		#

'#######################################################

'

'Section des déclarations du module Option Explicit

'Pression atmosphérique (Pa)
Const Pat As Single = 101300

'Longueur caractéristique d'une tranche de produit (m) Const Lp As Single = 0.05

'Chaleur massique de l'air sec (J/kg.K) Const Cpa As Single = 1006

'Chaleur latente de vaporisation de l'air à Pat (J/Kg) Const DHv As Single = 2500000

'Hauteur d'établissement des échanges sur une claie (m) Const Dz As Single = 0.02

'Porosité de l'amas de produit sur les claies Const Poro As Single = 0.9

'Epaisseur équivalente d'une tranche de produit (m) Const Epais As Single = 0.005

'Section d'une claie (m2) Const Sc As Single = 0.132

'Section de passage à travers une chicane d'homogénéisation (m2) Const So As Single = 0.02

'Efficacité des échangeurs de chaleur Const Eff As Single = 0.7

'Rendement effectif du compresseur Const Neff As Single = 0.7

'Puissance présumée du compresseur (KW) Const Pcomp As Single = 1.5

'Section totale de passage après le condenseur (m2) Const Stot As Single = 0.25

'Coefficient de débit dans la section Stot Const Km = 0.6

Private Function Psat(T As Single) As Single

'Pression de saturation de l'air humide If T > 0 Then

'Equilibre liquide-vapeur

Psat = 7.625 * T / (241 + T)

Else

'Equilibre solide-vapeur

Psat = 9.756 * T / (272.7 + T) End If

Psat = Psat + 2.7877

Psat = 10 ^ Psat

End Function

Function Enthal(W As Single, T As Single) As Single

'Enthalpie spécifique de l'air humide (KJ/Kg) Enthal = (1.006 + 1.826 * W) * T + 2500 * W

End Function

Private Function Wab(HR As Single, T As Single) As Single

'Humidité absolue de l'air humide (Kg/Kg as) Dim Pv As Single

Pv = HR * Psat(T)

Wab = 0.62 * Pv / (Pat - Pv)

End Function

Private Function Inter(W As Single, T As Single, th As Single) As Single 'Fonction intermédiaire utilisée dans le calcul

'de la température humide

Dim Wsat As Single

Wsat = Wab(1, th)

Inter = T - 2500 * (Wsat - W) / (1.006 + 1.826 * Wsat)

End Function

Private Function Thum(W As Single, T As Single) As Single

'Température humide

Dim min As Single, max As Single, temp1 As Single, temp2 As Single

min = -50

max = 100

temp1 = min - Inter(W, T, min) temp2 = max - Inter(W, T, max) If temp1 * temp2 > 0 Then

MsgBox ("Dichotomie impossible dans le calcul de T humide")

Exit Function

End If

'Boucle de dichotomie, précision 0.001

While (max - min) > 0.001 Thum = (min + max) / 2

temp1 = Thum - Inter(W, T, Thum) temp2 = max - Inter(W, T, max) If temp1 * temp2 < 0 Then

min = Thum

Else

max = Thum

End If

Wend

End Function

Private Function Cond_th(W As Single, T As Single) As Single

'Conductivité thermique de l'air humide (W/(m.^°C))

Dim A As Single, B As Single, C As Single, D As Single, E As Single

A = 0.0000000803 * W ^ 4 - 0.000000186 * W ^ 3 + 0.000000151 * W ^ 2 - 0.0000000527 * W + 0.00000000356

B = -0.0000434 * W ^ 4 + 0.000000101 * W ^ 3 - 0.0000818 * W ^ 2 + 0.0000275 * W - 0.00000146

C = 0.00814 * W ^ 4 - 0.0142 * W ^ 3 + 0.0124 * W ^ 2 - 0.00341 * W - 0.000677

D = -0.0234 * W ^ 4 - 0.231 * W ^ 3 + 0.112 * W ^ 2 + 0.0231 * W + 1.9

E = -90.99 * W ^ 4 + 296.75 * W ^ 3 - 497.32 * W ^ 2 + 93.45 * W + 572.28 Cond_th = A * T ^ 4 + B * T ^ 3 + C * T ^ 2 + D * T + E

End Function

Function Rho_h(Wa As Single, Ta As Single) As Single

'Masse volumique de l'air humide (Kg/m3)

Rho_h = (461.5 * Wa + 287.1) * (Ta + 273.15) / Pat Rho_h = (1 + Wa) / Rho_h

End Function

Private Function Visc_cin(W As Single, T As Single) As Single

'Viscosité cinématique de l'air humide (m2/s)

Dim A As Single, B As Single, C As Single, D As Single, E As Single

A = 0.0000000395 * W ^ 4 + 0.0000000643 * W ^ 3 - 0.0000000154 * W ^ 2 - 0.0000000969 * W + 0.000000000542

B = 0.0000106 * W ^ 4 - 0.0000151 * W ^ 3 - 0.00000371 * W ^ 2 + 0.00000367 * W - 0.0000000401

C = -0.00277 * W ^ 4 + 0.00437 * W ^ 3 + 0.00124 * W ^ 2 + 0.00153 * W - 0.0043

D = 0.57 * W ^ 4 - 1.71 * W ^ 3 + 1.08 * W ^ 2 - 1.3 * W + 4.97

E = -46.32 * W ^ 4 + 310.73 * W ^ 3 - 1036.13 * W ^ 2 - 60.24 * W + 1716.88

Visc_cin = A * T ^ 4 + B * T ^ 3 + C * T ^ 2 + D * T + E

Visc_cin = Visc_cin / Rho_h(W, T)

End Function

Function Débit_m(Wa As Single, Ta As Single, Ua As Single) As Single

'Débit massique d'air humide dans le séchoir Débit_m = Km * Rho_h(Wa, Ta) * Stot * Ua

End Function

Private Function H_conv(Ua As Single, Wa As Single, Ta As Single) As Single

'Coefficient d'échange par convection

Dim Re As Single, Nu As Single

Re = Lp * Ua / Visc_cin(Wa, Ta)

If Re > 100000# Then

'Régime turbulent

Nu = 0.032 * Re ^ 0.8

Else

'Régime laminaire

Nu = 0.66 * Re ^ 0.5 End If

H_conv = Cond_th(Wa, Ta) * Nu / Lp

End Function

Function T_rosée(W As Single) As Single

'Température de rosée

T_rosée = 1013.25 * W / (W + 0.622)

T_rosée = Log(T_rosée)

T_rosée = 5204.9 / (20.9 - T_rosée) - 273.15

End Function

Function T_produit(Wa As Single, Ta As Single) As Single

'Température du produit sur une claie

'Wa => humidité absolue à l'entrée de la claie 'Ta => température à l'entrée de la claie T_produit = Thum(Wa, Ta)

End Function

Function Flux_masse(Wa As Single, Ta As Single, Ua As Single) As Single

'Flux masse sur une claie

'Wa => humidité absolue à l'entrée de la claie

'Ta => température à l'entrée de la claie

'Ua => vitese d'ataque de la claie

Flux_masse = H_conv(Ua, Wa, Ta) * (Ta - Thum(Wa, Ta)) / DHv

End Function

Function T_claie(Wa As Single, Ta As Single, Ua As Single) As Single

'Température de sortie d'une claie

'Wa => humidité absolue à l'entrée de la claie

'Ta => température à l'entrée de la claie 'Ua => vitese d'ataque de la claie

Dim compa As Single

compa = 2 / Epais

T_claie = H_conv(Ua, Wa, Ta) * (Ta - Thum(Wa, Ta))

T_claie = Ta - T_claie * Dz * compa * (1 - Poro) / (Poro * Rho_h(0, Ta) * Cpa * Ua)

End Function

Function W_claie(Wa As Single, Ta As Single, Ua As Single) As Single

'Humidité absolue de sortie d'une claie

'Wa => humidité absolue à l'entrée de la claie

'Ta => température à l'entrée de la claie

'Ua => vitese d'ataque de la claie

Dim Tp As Single, Fm As Single, compa As Single

compa = 2 / Epais

Tp = Thum(Wa, Ta)

Fm = Flux_masse(Wa, Ta, Ua)

W_claie = Wa + Fm * Dz * compa * (1 - Poro) / (Poro * Rho_h(0, Ta) * Ua)

End Function

Function W_entrée(Wa As Single, Ta As Single, Wo As Single) As Single

'Humidité absolue à l'entrée d'une claie

'Wa => humidité absolue à la sortie de la claie précédente 'Ta => température à la sortie de la claie précédente

'Wo => humidité absolue à l'entrée des chicanes d'homogénéisation Dim S As Single

S = So / (1.5 * Sc)

W_entrée = (Wa + S * Wo) / (1 + S)

End Function

Function T_entrée(Wa As Single, Ta As Single, Wo As Single, T As Single) As Single

'Température à l'entrée d'une claie

'Wa => humidité absolue à la sortie de la claie précédente 'Ta => température à la sortie de la claie précédente

'Wo => humidité absolue à l'entrée des chicanes d'homogénéisation 'T => Température à l'entrée des chicanes d'homogénéisation

Dim W2 As Single

W2 = W_entrée(Wa, Ta, Wo)

T_entrée = T - (Wo - W2) * (T - Ta) / (Wo - Wa)

End Function

Function W_evap(Wa As Single, Ta As Single, Tev As Single) As Single

'Humidité absolue à la sortie de l'évaporateur

'Wa => humidité absolue à l'entrée de l'évaporateur 'Ta => température à l'entrée de l'évaporateur

'Tev => température d'évaporation

Dim K1 As Single, K2 As Single, H2 As Single, Wt As Single

Dim A As Single, B As Single, C As Single, D As Single Wt = Wab(1, Tev)

H2 = Enthal(Wa, Ta)

H2 = H2 - Eff * (H2 - Enthal(Wt, Tev))

K1 = (Ta - Tev) / (Wa - Wt)

K2 = Ta - K1 * Wa

A = 1.826 * K1

B = 1.006 * K1 + 1.826 * K2 + 2500

C = 1.006 * K2 - H2

D = B ^ 2 - 4 * A * C

D = Sqr(D)

W_evap = (-B + D) / (2 * A)

If W_evap < 0 Then W_evap = (-B - D) / (2 * A)

End Function

Function T_evap(Wa As Single, Ta As Single, Tev As Single) As Single

'Température à la sortie de l'évaporateur

'Wa => humidité absolue à l'entrée de l'évaporateur 'Ta => température à l'entrée de l'évaporateur

'Tev => température d'évaporation

Dim H2 As Single, W2 As Single, Wt As Single Wt = Wab(1, Tev)

H2 = Enthal(Wa, Ta)

H2 = H2 - Eff * (H2 - Enthal(Wt, Tev))

W2 = W_evap(Wa, Ta, Tev)

T_evap = (H2 - 2500 * W2) / (1.006 + 1.826 * W2)

End Function

Function W_prech(Wa As Single) As Single

'Humidité absolue après préchauffage sur le compresseur

'Wa => humidité absolue à l'entrée du compartiment de préchauffage W_prech = Wa

End Function

Function T_prech(Wa As Single, Ta As Single, Ua As Single) As Single

'Température après préchauffage sur le compresseur

'Wa => humidité absolue à l'entrée du compartiment de préchauffage 'Ta => Température à l'entrée du compartiment de préchauffage

'Ua => vitese d'ataque des claies

Dim H2 As Single, Dm As Single

Dm = Débit_m(Wa, Ta, Ua)

H2 = Enthal(Wa, Ta)

H2 = H2 + (1 - Neff) * Pcomp / Dm

T_prech = (H2 - 2500 * Wa) / (1.006 + 1.826 * Wa)

End Function

Function W_cond(Wa As Single) As Single

'Humidité absolue à la sortie du condenseur

'Wa => humidité absolue à l'entrée du condenseur W_cond = Wa

End Function

Function T_cond(Wa As Single, Ta As Single, Tc As Single) As Single

'Température à la sortie du condenseur

'Wa => humidité absolue à l'entrée du condenseur 'Ta => température à l'entrée du condenseur

'Tc => température de condensation

Dim H2 As Single

H2 = Enthal(Wa, Ta)

H2 = H2 + Eff * (Enthal(Wa, Tc) - H2)

T_cond = (H2 - 2500 * Wa) / (1.006 + 1.826 * Wa)

End Function

ANNEXE 4 : EXEMPLE DE DIAGRAMME DE DETERMINATION
DU FACTEUR DE CORRECTION DE LA PUISSANCE DU
CONDENSEUR