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REPUBLIQUE DU CAMEROUN Paix – Travail – Patrie REPUBLIC OF CAMEROUN Peace – Wor

REPUBLIQUE DU CAMEROUN Paix – Travail – Patrie REPUBLIC OF CAMEROUN Peace – Work – Fatherland MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR MINISTRY OF HIGHER EDUCATION THE UNIVERSITY OF NGAOUNDERE UNIVERSITE DE NGAOUNDERE ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DES SCIENCES AGRO-INDUSTRIELLES NATIONAL SCHOOL OF AGRO-INDUSTRIAL SCIENCES B.P:455 Ngaoundéré-CAMEROUN Tel : (+237) 222554046/679828800 UFD DE PHYSIQUE APPLIQUEE ET INGENIERIE Spécialité : Energétique et Procédés Thermiques PROJET DE THESE DE DOCTORAT/Ph.D. SUJET: Modélisation des transferts dans la couche limite pariétale des produits agro-alimentaires lors du séchage en régime intermittent Par FOUAKEU NANFACK Gildas Armel (14S210EN) Master 2 IEAI/EP Sous la directeur de EDOUN Marcel Maitre de Conférences ENSAI-Université de Ngaoundéré ZEGHMATI Belkacem Professeur Université de Perpignan via Domitia - France Année Académique 2017/2018 Contenu I. Contexte et problématique .............................................................................. 3 II. Revue de la littérature ................................................................................... 4 III. Objectifs ......................................................................................................... 9 III.1. Objectif général ...................................................................................... 9 III.2. Objectifs spécifiques ............................................................................... 9 IV. Hypothèses ..................................................................................................... 9 V. Méthodologie ................................................................................................. 10 VI.1. Matériel .................................................................................................. 10 VI.2. Appareils de mesures ............................................................................ 11 VII. Chronogramme .......................................................................................... 12 VIII. Faisabilité du projet ................................................................................. 14 Références Bibliographiques ............................................................................ 15 I. Contexte et problématique Les écoulements de fluide à travers un milieu poreux sont fréquemment rencontrés aussi bien dans la nature que dans l‟industrie. De façon classique, on distingue dans les fluides en mouvement des écoulements libres, des écoulements internes et des écoulements externes. Cette classification structurelle est dictée par la géométrie des domaines fluides. Dans les écoulements libres tels que jets et panaches, les conditions aux limites sont rejetées à l‟infini, sauf au voisinage de la source (Didorally, 2014). Au contraire, les écoulements internes sont essentiellement confinés entre des parois. Les écoulements externes occupent une position intermédiaire, avec à la fois des conditions à l‟infini et des conditions de paroi. Au voisinage de cette paroi se passe un phénomène appelé couche limite. La couche limite est la zone d'interface entre un corps et le fluide environnant lors d'un mouvement relatif entre les deux, conséquence de sa viscosité. Elle est un élément important en mécanique des fluides, (aérodynamique, hydrodynamique), en météorologie, en océanographie (Tcheukam-Toko et al., 2012).. Cette notion de couche limite permet de montrer qu‟il y‟a des limites de transferts près d‟une paroi. Elle fait intervenir trois nombres adimensionnels à savoir l‟épaisseur de la couche limite dynamique, thermique et massique (Jerome, 1998). Ces trois nombres sont liés et sont utiles dans le dimensionnement en génie de procèdes principalement dans le domaine de séchage. Le but de l‟opération de séchage est d‟éliminer ou bien évaporer partiellement ou totalement l‟eau qui se trouve à l‟intérieur du produit, cette opération est assurée par plusieurs méthodes, par exemple : l‟exposition au soleil, le stockage dans un endroit sec, également par l‟utilisation de l‟air chauffé sous l‟action du rayonnement solaire comme une source de chaleur, dont le procédé est effectué dans une chambre bien isolée thermiquement pour assurer l‟opération de séchage (Kouhila et al., 1998). Le séchage solaire dans les régions où le gisement solaire est important est très utile d‟un point de vue économique. Cette opération de conservation et de valorisation qui favorise la conservation des produits agro-alimentaires, qui utilise l'énergie solaire comme source de chauffage, constitue un moyen rentable pour la déshydratation de ces produits. En agro-alimentaire, d'une façon générale, l'optimisation de l'opération de séchage doit répondre à deux impératifs essentiels qui sont la consommation réduite de l'énergie nécessaire et la conservation des propriétés organoleptiques du produit à sécher (Tetang, 2018). Il existe deux régimes de séchage solaire des produits agro- alimentaire à savoir le séchage en régime continu (Dissa et al., 2009) et le séchage en régime intermittent (Tetang et al., 2014). En partant de la définition du séchage, son principe qui repose sur les transferts couplés de chaleur et de matière, a permis de présenter la vitesse de séchage en régime continu. Cependant, le contexte de la zone tropicale humide dans lequel se déroulent nos recherches, impose un séchage en régime variable, dont le séchage intermittent est l‟un des corolaires de ce régime (Tetang et al. 2014). En effet, les différents travaux rencontrés dans la littérature définissent le séchage intermittent qui est une des formes du régime variable, comme une technique qui consiste à soumettre les produits à une variation de la température de l‟air asséchant, qui peut être cyclique ou non caractérisée pou non par un paramètre. Pour contribuer à l‟efficacité du séchage, de nombreux chercheurs ont orienté leurs travaux sur l‟optimisation du séchage solaire des produits et leurs modélisations. II. Revue de la littérature Le séchage solaire a déjà fait l‟objet de plusieurs travaux. Dans ces derniers, les chercheurs se sont motivés à contribuer d'avantage à l‟efficacité de ce type de séchage en modélisant les phénomènes de transferts de chaleur et de masse qui s‟y trouvent. L'ensemble de ces travaux porte d‟une part sur le séchage solaire en régime intermittent et d‟autre part sur ces phénomènes de transferts. Chou et al. 2000 ont mené leurs travaux sur le séchage intermittent des échantillons de patates douces d‟une épaisseur moyenne de 15 min, les températures de séchage étant 30 °C et 35 °C. s‟appuyant sur les travaux de Jumah et al. 1996, ils découpent la durée de séchage en plusieurs cycles de 2 heures chacun, et utilisent un paramètre appelé intermittence. Les valeurs (1/4 et 1/2 et 2/3 ) de l‟intermittence retenues dans leurs travaux, ont conduit à des gains de temps par rapport au séchage continu respectivement de 25%, 48% et 61%. Pour la contribution de l‟efficacité du séchage solaire Vaquiro et al. (2009) font des études sur l‟optimisation enthalpique du séchage intermittent de la mangue. Ils ont testé Cinq Températures (45, 50, 55, 60 et 65°C) de l‟air asséchant pour la validation d‟un modèle mathématique. Les résultats obtenus ont montré qu‟à 45°C et 65°C, ils ont respectivement des gains 11% et 3% sur la durée d‟exposition à la source de chaleur par rapport au séchage en régime continu dans les mêmes conditions. holowty et al. (2012) s‟intéressent au séchage intermittent du yerba maté, ils sèchent pendant 15 min et arrêtent pendant 15 min pour 6 valeurs de la température d‟air asséchant (50, 60, 70, 80, 90 et 100°C) en convection forcée. Ils aboutissent à la conclusion selon laquelle, le séchage intermittent conduit à un gain énergétique de 10% relativement au séchage continu dans les mêmes conditions expérimentales. Tetang (2018) a fait une modélisation expérimentale et numérique du séchage de la mangue en régime intermittent en intégrant le paramètre α dans les différents modèles de séchage existants dans la littérature. Les résultats ont montré qu'en régime intermittent, pour une température et une vitesse de l'air asséchant données, on note d‟une part un gain de temps d‟environ 180 minutes sur la durée de séchage par rapport au séchage en régime continu. D‟autre part le meilleur rapprochement de la courbe expérimentale du nouveau modèle (Midilli et al) ayant intégré l‟intermittence. Le transfert de chaleur et de masse le long d'une surface a suscité une attention considérable ces dernières années en raison de son importance dans le domaine scientifique tel que la biologie, l'océanographie, l'astrophysique, la géologie et les processus chimiques, séchage…etc. ). L‟étude des transferts de chaleur et de masse des milieux poreux a fait l‟objet de travaux aussi bien théoriques qu‟expérimentaux. Chen et al. (1970), effectuent une étudie des caractéristiques du transfert de chaleur et de masse en convection mixte le long de plaques planes verticales ou inclinées, sous l‟influence des effets combinés de flottabilité thermique et massique. Ils ont supposé que les effets Soret et Dufour ainsi que les vitesses interfaciales sont négligeables. La plaque est maintenue soit à température et concentration uniforme ou encore à flux thermique et massique uniforme. Les résultats numériques sont présentés pour le nombre de Nusselt local et le nombre de Sherwood local pour la diffusion de masse dans l‟air ainsi que l‟eau. Ils ont déduit que les flux surfaciques locaux augmentent lorsque les forces dues à la diffusion massique (poussée due à la différence de concentration) assistent celle de flottabilité thermique, et diminue si ces deux dernière sont opposées. De plus, les effets combinés des deux forces sur le taux de transfert de masse et de chaleur ont tendance à diminuer avec l‟augmentation de l‟angle d‟inclinaison par rapport à la verticale. Finalement, ils mettent en place une comparaison entre les deux cas étudiés (température/concentration uniforme et flux massique/de chaleur uniforme). Afin d‟étudier les effets combinés des forces de poussée thermique et massique sur les caractéristiques du transfert de masse et de chaleur Chen et al. (1980), ont analysés le cas d‟un écoulement de couche limite laminaire se développant sur une plaque plane horizontale. Les auteurs se sont limités aux processus présentant des niveaux faibles de concentration. Les Résultats numériques pour le coefficient de frottement, le nombre de Nusselt et le nombre de Sherwood sont présentés pour les gaz ayant un nombre Prandtl de 0,7, Avec des nombres de Schmidt allant de 0,6 à 2,0. Ils ont constaté que, les taux des transferts de chaleur et de masse ainsi que la contrainte de cisaillement à la paroi uploads/Industriel/ projet-scac-2019.pdf