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REPUBLIQUE DU SENEGAL UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP DE DAKAR Ecole Supérieure Pol

REPUBLIQUE DU SENEGAL UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP DE DAKAR Ecole Supérieure Polytechnique Centre de TRIES PROJET DE FIN D'ETUDES EN VUE DE L'OBTENTION DU DIPLOME D'INGENIEUR DE CONCEPTION Titre: Conception d'un séchoir à cylindre rotatif pour les produits granulés à base de céréales (application au « arraw »), Auteur: Marne Abdou DIAGNE Professeurs encadreurs : Mamadou SARR - SalifGAYE PaulDEMBA Année académique: 2002/2003 .. DEDICACES Après avoir rendu grâce à Dieu le Tout Puissant et prié sur son prophète (SAW), Je remercie ma défunte mère et mon père Je dédie ce modeste travail à : • ma famille ( ma femme, mes enfants, mes frères et mes sœurs) REMERCIEMENTS Nous tenons à exprimer notre profonde gratitude à tous ceux qui de près ou de loin, de par leurs actes ou leurs conseils ont aidé à la réalisation de ce mémoire. En particulier, nous adressons nos plus vifs remerciements à : Monsieur Mamadou Sarr professeur à l'ESP Monsieur Salif Gaye professeur à l' ESP Monsieur Paul Demba professeur à l'ESP Pour avoir bien voulu diriger ce projet, pour leurs conseils, leur soutien constant et leur disponibilité tout au long de cette étude. Monsieur Dème professeur vacataire à l'ESP Monsieur Séni Tamba professeur à l'ESP, qUI nous à témoigné d'un soutien et d'une 1 disponibilité sans précèdent tout au long de cette étude. Nos remerciements vont aussi à : Madame Adu Thiaw Gaye professeur technique adjoint, responsable du laboratoire de chimie à l'ESP Thiès Madame Rose Faye secrétaire au département de Génie Mécanique à l'ESP Madame Thérèse Sylva secrétaire au Centre de Ressources Informatiques de l'ESP Thiès Qui n'ont ménagé aucun effort et qui ont fait preuve d'une parfaite collaboration tout au long de ce projet. II ~ PREAMBULE Le PFE représente l'occasion de mettre en confrontation nos connaissances théoriques aux réalités professionnelles. Ce projet de fin d'études intitulé « conception d'un séchoir à cylindre rotatif à gaz butane pour les produits granulés à base de céréale» est le prolongement d'une étude qui n'a pas encore atteint le résultat escompté. Il s'agit ici: de maîtriser les caractéristiques techniques du produit à sécher d'identifier certains types de séchoir pour les produits granulés à base de céréale sur le marché de la recherche d'une meilleure alternative technologique de séchoir de dimensionner le séchoir (calculs, schéma de principes et plans) de dimensionner la chambre de production d'air chaud (calculs, schémas de principe) d'évaluer financièrement le prototype Ce mémoire essaiera donc de relater au mieux et de manière chronologique les différentes étapes de la conception d'un séchoir adéquat. III 0",- TABLE DES MATIERES Dédicaces I Remerciements II Préambule III Table des matières .IV Liste des annexes V Liste des figures VII Liste des tableaux VIII l'Jomenclature. .................................................................................... ... .IX INTRODUCTION 1 CHAPITRE 1 : Description de certains types de séchoirs pour les produits céréaliers 2 1.1 Séchoirs artisanaux et semi-industriels 2 1.1.1 Séchoir « cabane» Niang 2 1.1.2 Séchoir électrique (IIA/CERER) 2 1.2 Séchoirs industriels 3 1.2.1 Séchoir à farine, type Frédéric Fouché 2 1.2.2 Séchoir vertical à plateau, type Vernon pour fécule " 3 1 .3 Analyse des modes de séchage 3 1 .3.1 Séchage « cabane » 3 1.3.2 Séchage électrique 3 1.3.3 Séchage par type Frédéric Fouché ou par type Vernon 3 1 .4 Alternatives technologiques .4 CHAPITRE II : Etude du produit à sécher 6 2.1 Matériel utilisé 6 2.2 Déroulement. 6 2.2.1 Détermination de la teneur en humidité 7 2.2.2 La courbe de séchage 8 CHAPITRE III : Etude technique du séchoir 10 3.1 Le cylindre rotatif. II 3.1.1 Dimensionnement du cylindre rotatif. , 11 3.2 Dimensionnement du mécanisme d'entraînement. 15 IV 3..2.1 Calcul de la vitesse de rotation du séchoir 16 3..3.2 Calcul de la puissance nécessaire 17 3.3 Calcul de la courroie de transmission réducteur/cylindre 20 3.4 Calcul de la courroie de transmission moteur/réducteur. 27 CHAPITRE IV : Etude de la chambre de combustion 31 4.1 dimensionnement de la chambre de combustion 31 4.1.1 Bilan thermique 32 4.1.2 Calcul de l'installation pour la production de gaz chauds 34 4.1.3 Choix du brûleur. 35 4.1.4 Choix du ventilateur de soufflage 35 4.2 Calcul des dimensions de la chambre de combustion 36 ' 4.2.1 La combustion 36 4.2.2 Calcul des dimensions de l'enceinte intérieure .42 4.2.3 Calcul de l'épaisseur des murs de la chambre d'isolation 43 CHAPITRE V : Estimation du coût du prototype ;...46 CONCLUSION 48 v LISTE DES ANNEXES Annexe A Schéma du séchoir « cabane» Niang Schéma du séchoir électrique ITA/CERER Schéma du séchoir à farine. type Frédéric Fouché Schéma du séchoir vertical à plateau. type Vernon pour fécule Annexe B Diagramme de Mollier Annexe C Tableau 3.A. Facteur de service k, Tableau 3.B. Dimensions des courroies trapézoïdales classiques et SI classiques Tableau 3.C. Facteurs de conversion .6.. pour les courroies classiques Tableau 3.0. Longueurs normalisées L et facteur de correction k. pour les courroies classiques Tableau 3.E. Longueur primitive L, et facteur de correction k2, pour les courroies SI classiques Tableau 3.F. Constantes utilisées pour calculer la puissance brute des courroies Tableau 3. G. Facteurs appliqués de correction ka Figure 3.H. Facteur k, appliqué à l'angle d'enroulement Tableau 3.!. caractéristiques de moteurs monophasés Annexe D Tableau 4.A . Caractéristiques de combustion des gazeux Annexe E Schéma du couvercle- déversoir VI LISTE DES FIGURES Figure 2.1. Variation du taux d'humidité sur la température Figure 3. ] . Schéma de principe du séchoir Figure 3.2. Dessin d'ensemble du séchoir Figure 3.3. Paramètres d'un système de transmission Figure 3.4. Configuration des efforts sur le cylindre Figure 3.5. Schéma du cylindre rotatif Figure 3.6. Schéma cinématique du séchoir Figure 4. J. Schéma de la chambre de combustion VII LISTE DES TABLEAUX Tableau 2.1. Caractéristiques de l'échantillon Tableau 2.2. Relevé de l'expérience Tableau 3.1. Désignation d'éléments du schéma de principe Tableau 3.2. Désignation d'éléments du cylindre rotatif Tableau 3.3. Coefficient de frottement de glissement Tableau 3.4. Eléments du cylindre en rotation Tableau 3.5. Caractéristiques techniques du moteur Tableau 3.6. Caractéristiques techniques de la courroie type A. réducteur/cylindre Tableau 3.7. Caractéristiques techniques de la courroie type A, moteur/réducteur Tableau 4.1 Désignation d'éléments de la chambre de combustion Tableau 4.2. Caractéristiques techniques du ventilateur de soufflage Tableau 4.3. Analyse du gaz butane Tableau 4.4. Etat d'évolution du système Tableau 4.5. Relevé des chaleurs d' échauffement Tableau 4.6. Valeur du coefficient d'échange pour l'air Tableau 5.1. Coût estimé du cylindre rotatif Tableau 5.1. Coût estimé de la chambre de combustion VIII NüMENCLATllRE Lettres latines b : largeur (m) Cp: chaleur spécifique à chaleur constante (L'kg.k ) Cr : couple résistant (N .m) D : diamètre (m) e : épaisseur (m) Esp : évaporation spécifique (kg.eau/m'rh) F : force (N) f: coefficient de frottement G : débit horaire (kg/h) hi : enthalpie spécifique (kcallkg) h : coefficient de convection de l'air (w/m2.oC) L : longueur (m) M : masse (kg) n : vitesse de rotation (tr/mn) P : puissance (watts) qas : quantité d'air sec (kg/h) Q : quantité de chaleur (kcal) S : surface (m') t : temps (mn) T : température ( OC) Ue : quantité d'eau à éliminer kg/h) v : vitesse de rotation (rn/s) V : volume (rn') Vi: volume d'air introduit (kg/h) Ve : volume d'air évacué (kg/h) Vs : volume spécifique (m 3/kg) x : titre de l'air (g/kg) X : taux d'humidité (%) , Xi: teneur en humidité (%) IX ...... Lettres grecques AT : différence de température (oC) Tl : rendement (%) cP: puissance thermique (Watts) fi : vitesse angulaire rad/s) v: angle d'inclinaison caC) e:angle d'enroulement (OC) p : masse volumique (kg/rn") x CHAPITRE 1: DESCRIPTION DE CERTAINS TYPES DE SECHOIRS POUR LES PRODUITS CEREALIERS INTRODUCTION L'augmentation de la production de céréales au Sénégal joint, à l'appel lancé par les autorités sénégalaises pour conscientiser la population à la consommation des produits locaux après la dévaluation du franc CFA, a provoqué un accroissement notable du secteur artisanal et semi- industriel des produits secs à base de céréales. Ces unités ont une capacité de 0,5 à 5 tonnes/mois qui est un facteur limitant car ne pouvant plus satisfaire la demande. Il est donc indispensable de pouvoir disposer d'un appareil permettant d'assurer un séchage de qualité pour des grandes quantités de produit et ceci, dans le temps minimum. Les opérateurs sont donc à la recherche d'une solution technique intermédiaire qui permette, par une diminution de la durée de séchage, une augmentation de la production sans un accroissement trop important des coûts de production. Le recours au gaz pourrait être intéressant en raison de son prix avantageux au Sénégal (12,5 F CFA contre 110F CFA le kWh pour l'électricité). Le gaz pourrait être utilisé comme source d'énergie [13]. C'est dans ce but que nous essayons de mettre au point un type de séchoir à cylindre rotatif et à gaz butane pour les produits roulés. La farine de céréale étant un produit très hygroscopique, et sujet aux moisissures, sa conservation nécessite, non seulement un emballage hermétiquement clos, mais encore, un séchage préalable à un taux d'humidité sensiblement inférieur à celui couramment admis uploads/Industriel/ pfe-gm-0039.pdf