| Titre : | Contribution à l'étude des échanges convectifs en régime transitoire dans les capteurs solaires plans à air;application au séchage des produit agro-alimentaires |
| Auteurs : | Adnane Labed, Auteur ; Abdelhafid Brima, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2012 |
| Format : | 229p / 30cm |
| Langues: | Français |
| Langues originales: | Français |
| Mots-clés: | Transfert de chaleur,énergie solaire,rugosités artificielles,écoulement d’air. |
| Résumé : |
بعد الأزمة العالمية (1970) تنامى الخوف من التناقص أو الشح في تواجد مصادر الطاقة الناتجة عن البترول، بدأ التفكير بعدئذ في استغلال مصادر الطاقة البديلة كالرياح و الطاقة الشمسية.....
في نفس السياق، ارتأينا أن نوجه عنايتنا للملتقطات الشمسية المستوية و البحث في كيفية إنجاز النموذج الأكثر نجاعة، و من أجل ذلك قمنا بصناعة مجموعة من الملتقطات الشمسية و إجراء دراسة مقارنة بطرق تجريبية و نظرية و البحث في الطرق المعدة سلفا لمقارنة الملتقطات الشمسية في النظام أو الظروف الطبيعية المتغيرة. في القسم الثاني من هذه الأطروحة، قمنا بتطبيق نتائج دراسة الجزء الأول منها، في البحث في أفضل السبل الممكنة و أفضل نظام ملتقط شمسي لتجفيف عدة أنواع من المواد الغذائية النباتية من خلال إجراء دراسة تجريبية مكثفة. و قد خلصنا إلى نتائج جلية تتعلق بتحسين مردود الملتقط الشمسي و بذلك تقليص زمن تجفيف مختلف المواد قيد الاختبار. Abstract Solar air heaters can be used for many applications at low and moderate temperatures. There are different factors affecting the solar air heater efficiency, e.g. collector length, collector depth, type of absorber plate, glass cover plate, wind speed, etc. In this work we present an extensive comparative study on the thermal performance of various design of: single pass types of solar air heaters, SAHs: i) without obstacles, ii) with rectangular obstacles and iii) with a new form of obstacles (trapezoidal form) in the air flow duct. Thus, we have proceeded to the comparison of the best system with iiii) and double pass flat plate collector having the same type of obstacles in order to determine the best performing model. A theoretical model was constructed for all types of collectors, taking into account the new parameter, called the artificial roughness. Thus, we have proceeded to the application of these systems for the drying of agro alimentary products. We have sought to determine the drying kinetic for the forced convection. The drying air was heated by solar energy under variable outdoor conditions. |
| Sommaire : |
Introduction Générale 1
Première partie: Les Capteurs Solaires Plans à Air Chapitre I : Technologie des capteurs solaires et des CSPs à air 1 Introduction 4 1.1 Les composantes d’un système de conversion thermique 5 1.2 Définition et principe d’un capteur solaire plan 2 Caractéristiques techniques des capteurs solaires plans 5 2.1 Les principaux composants d’un capteur solaire plan 5 2.2 Caractéristiques techniques 6 2.2.1 Partie avant (Les vitrages) 6 2.2.2 Partie absorbante (l’absorbeur) 7 2.2.3 Partie arrière 7 2.2.4 Fluide caloporteur 8 3 Principales catégories de capteurs solaires plans 9 3.1 Les capteurs passifs. 9 3.2 Les capteurs actifs 10 3.2.1 Capteurs à ruissellement 10 3.2.2 Capteurs à eau ou gilotherms 11 3.2.3 Capteurs mixtes (air-eau) 11 3.2.4 Capteurs à air 11 4 Description et fonctionnement du capteur solaire à air 12 4.1 Paramètres extérieurs (environnement) 12 4.2 Paramètres structurels du capteur 13 5 Avantage et inconvénients 6 Utilisations des capteurs solaires à air 6.1 Chauffage solaire aéraulique 6.2 Climatisation et réfrigération 6.3 Le séchage 6.4 Production de l’énergie mécanique 7 Présentation des différents types de capteurs solaires à air 7.1 Capteurs à absorbeur perméable 7.2 Capteurs à absorbeur à géométrie variable 7.3 Capteurs à absorbeur plan Chapitre II: Etat de l’art sur les CSPs à air 1 Introduction 2 Différents axes de recherches dans le domaine des CSPs à air 2.1 Limitation des pertes thermiques vers l’avant 22 TABLE DES MATIERES 2.2 Section de passage et mode de circulation de l’air 2.3 Rallongement du parcourt de l’air 2.4 Formes géométriques de l’entrée et de sortie du capteur 2.5 Introduction de rugosités artificielles dans la veine d’écoulement 3 Evaluation des performances thermiques des CSPs en régime transitoire 4 Travaux effectués au Laboratoire de Génie Mécanique (LGM) 5 Conclusion Chapitre III: Modélisation des capteurs solaires à air 1 Introduction 2 Le système énergétique solaire étudié 3 Modélisation du CSP 3.1 Méthode globale 3.2 Méthode par tranche « pas à pas » 4 Modélisation des coefficients d’échange thermique 64 4.1 Transfert conductif 64 4.2 Transfert radiatif 64 4.3 Transfert convectif 65 5 Puissance absorbée «Pn» 68 6 Calcul des pertes thermiques «Qp»70 6.1 Pertes à l’avant «Ut» 70 6.2 Pertes à l’arrière «Ub»71 7 Algorithme de calcul des performances de l’insolateur plan a air72 8 Conclusion 77 Chapitre IV: Résultats et discussions Introduction 78 2 Protocole expérimental79 2.1 Présentation des différentes configurations étudiées.79 2.2 Description du capteur solaire 79 2.3 Caractéristiques techniques des composants du CSP à air 81 2.4 Inclinaison et orientation du CSP81 2.5 Description et disposition des chicanes81 2.6 Appareillage des mesures84 3 Résultats et discussions .87 3.1 Résultats numériques 87 3.1.1 Influence du débit 87 3.1.2 Influence de la longueur.91 3.1.3 Calcul du coefficient de transfert convectif.94 TABLE DES MATIERES 3.1.4 Variation du nombre de Nusselt et du coefficient d’échange h en fonction du débit .96 3.1.5 Variation du nombre de Nusselt et du coefficient d’échange h en fonction de la distance axiale (x) .97 3.2 Résultats expérimentaux et validation du modèle théorique99 3.2.1 A débit fixe .99 3.2.2 A débit variable 107 3.2.2.1 Rendements des différentes configurations en fonction du débits 110 3.2.2.2 Pertes de charge engendrées et consommations électriques résultantes 110 3.3 Synthèse des résultats obtenus .116 3.3.1 Le rendement en fonction du paramètre réduit X=(ΔT/Ig)117 3.3.2 Évolutions des températures de l'air et de l'absorbeur le long du capteur pour différents débits 22 3.3.3 Coefficient de Transfert Thermique (comparaison des différents résultats) ..127 3.3.4 Comparaison du nombre de Nusselt en fonction de (x).130 3.4 Etude des échanges convectifs en régime dynamique.131 4 Conclusion142 Deuxième Partie: Application au Séchage des produits agroalimentaires Chapitre I : Théorie de séchage 1 Introduction 143 2 Classification des systèmes de séchage .143 2.1 Les séchoirs solaires directs 144 2.1.1 Quelques modèles de séchoirs solaires directs (passifs) .145 2.1.2 Quelques modèles de séchoirs solaires directs (actifs).147 2.2 Les séchoirs solaires indirects .148 2.2.1 Quelques modèles de séchoirs solaires indirects (passifs)148 2.2.2 Quelques modèles de séchoirs solaires indirects (actifs) .148 2.3 Autres modèles de séchoirs solaires.149 3 Définitions et propriétés des produits .150 4 Grandeurs fondamentales .151 4.1 Teneur en eau d’un produit humide .151 4.2 Vitesse de séchage 151 5 Mécanismes intervenant au cours du séchage .152 5.1 Transfert de chaleur 152 5.2 Transfert de matière .152 5.3 Équilibre eau – produit .153 6 Différentes étapes de séchage d’un produit humide 155 6.1 Analyse d’une courbe de séchage .155 6.2 Phase correspondant à l’échauffement du produit 157 TABLE DES MATIERES 6.3 Phase vitesse de séchage constante .157 7 Qualité des produits séchés .158 7.1 Modification biochimique .158 7.2 Pertes d’arome .158 7.3 Perte de la couleur du produit .158 7.4 Modifications physiques et mécanismes des produits séchés .158 8 Rappels de quelques travaux réalisés dans le domaine de séchage 159 Chapitre II : Résultats Expérimentaux 1 Introduction 166 2 Description de la chambre de séchage et protocole expérimental 168 2.1 Séchoir à simple passage d’air .168 2.2 Séchoir à double passage d’air (monobloc) 168 2.3 Préparation du produit .169 2.4 Appareillages de mesures .169 3 Produits séchés .170 3.1 Le Henné 170 3.2 Le piment .171 4 Résultats et discussion .174 4.1 Influence du débit sur l’amélioration du temps de séchage 174 4.1.1 Cas du Henné 174 4.1.2 Cas du piment rouge 180 4.1.3 Cas du piment vert 187 4.2 Effet de la présence des chicanes sur le processus du séchage 192 4.3 Effet du deuxième passage .196 4.4 Influence du poids des produits 199 5 Calcul de L’erreur et comparaison des résultats avec la littérature 201 6 Conclusion 206 Conclusion Générale .207 ANNEXES…210 Références Bibliographiques …215 Nomenclature .220 Index des Tableaux ..223 Index des Figures …224 Index des Photos …229 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0283 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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| Génie climatique | Desmons, Jean |
| Elements fondamentaux des transferts thermiques | Belouaggadia, Naoual |
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