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)
·
(2)
(4)
(5)
Enthalpie du mélange
hs = (1 . 006 +1. 826ù)t
+ 2500ù
· Humidité relative
(3)
?
· Equilibre liquide-vapeur
Log
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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).
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'# '# '# '# '# '# '# '#
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ANNEXE 3 : LISTING DU CODE DE SIMULATION
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'#######################################################
#
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 #
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'#
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d'un tel séchoir à l'ENSAI de
Ngaoundéré
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#
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'#
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l'année académique 2002-2003 par
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#
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'#
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OUAMBO T. Raoul et
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#
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'#
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DJUIKAM M. F. H. Marlyse.
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#
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'#
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#
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'#
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#
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'#
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Seules les fonctions n'étant pas définies comme
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#
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'#
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Private sont visibles dans le classeur Excel,
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#
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'#
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et sont utiles à la simulation. Les fonctions
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#
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'#
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Private ne sont visibles que dans ce module,
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#
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'#
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et servent pour des calculs intermédiaires.
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#
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'#
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#
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'#######################################################
'
'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
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