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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ETUDE DU TRANSPORT DE MASSE ET DE CHALEUR DANS UN DESHYDRATEUR D’UN SYSTEME DE CLIMATISATION SOLAIRE Présenté par : • CHARA Mohamed Ali • TOUMI Ahmed Lamine Proposé et encadré par: • Mr. KERKOUB Youcef Année Universitaire: 2015 - 2016 Mémoire de Master intitulée: Plan de travail: • Introduction • Généralités et bibliographie • Modèle mathématique • Discussion des résultats • Conclusion et perspectives INTRODUCTION 2009 2015 2020 2025 2030 0 10 20 30 40 50 60 70 Années Millions de TEP Consommation d’énergie en Algérie • Augmentation significative de la consommation d’énergie. (Doublé d’ici 2030). • Systèmes HVAC consomment environ 20% de ce total d’énergie. Distribution du rayonnement solaire en Algérie Généralités et bibliographie Qu’est ce que la climatisation ? La climatisation est l'action de maîtriser de façon volontaire la température et/ou l'humidité d'un volume d'air afin de satisfaire le confort thermique des utilisateurs. Cela implique donc le chauffage et/ou le refroidissement de la masse d'air d'un local tout au long de l'année. Technologies de climatisation solaire Procédés électriques Procédés thermiques Thermodynamique Adsorption Absorption Thermomécanique Qu’est ce que l’Adsorption ? Phénomène physique régissant la fixation des molécules de gaz de la masse d'air sur un matériau desiccant. Un desiccant a la capacité de capturer et de retenir les gaz. La sorption désigne un phénomène exothermique caractérisé par une chaleur mise en jeu lors de l’adsorption. Principe de fonctionnement du système Desiccant Cooling Principe de fonctionnement du système Desiccant Cooling Schéma de fonctionnement du système Desiccant cooling Présentation de la roue desiccatrice La roue desiccatrice est constituée par un cylindre rotatif qui enveloppe plusieurs plaques enrobées avec un matériau desiccant arrangées d’une manière à avoir un grand nombre de canaux d’une géométrie sinusoïdale ou triangulaire. Le matériau desiccant utilisé est le Silica gel. Deux écoulements d’air pénètrent la roue à travers sa section transversale : 1. l’air de process, qui sera déshumidifié par le mécanisme d’adsorption et chauffé. 2. l’air de régénération qui enlève l’eau adsorbé dans le matériau desiccant. Quelques applications Climatisation et rafraichissement des bâtiments Séchage agroalimentaire. Dans les chambres de conservations. MODÈLE MATHÉMATIQUE Géométrie et domaine de calcule dz Hypothèses du model •Aucune réaction chimique ne se met en jeux. •Il n’y a aucune source d’énergie dans le système. •La conduction et la diffusion moléculaire de vapeur d’eau dans la direction axiale sont négligeables. •Les propriétés thermo-physiques de l’air sec, vapeur de l’eau, l’eau liquide et du Silica Gel sont supposées constantes. •Les canaux ont tous la même géométrie. •Le régime est établi. •L’écoulement de l’air est supposé laminaire. •La température, l’humidité et la vitesse de l’air sont uniformes à l’entrée de la roue. •Les coefficients de transfert de chaleur et de masse entre l’air et la paroi du dessiccant sont supposés constants. •Les chutes de pression et de vitesse dans l’écoulement de l’air sont négligées. •Le transfert de chaleur et de matière entre les canaux adjacents est négligé. •Le transfert de chaleur et de matière entre la roue et son environnement est négligé. •Les composants gazeux sont traités comme étant des gaz parfaits. •Il n’y a pas de gradients de température et d’humidité dans la direction radiale. Bilan massique Equation de l’humidité absolue de l’air   0 v v m v p air y y h P u y y t z A          Equation de la teneur en eau du Silica gel   0 m v p m h y y t e f        Bilan énergétique   0 air air a a air p air p t a m T T Ac u Ac h P T T t z           [(1 ) )] ( ) ( ) m t m m Pm Pl a m v p sorption T h h C C T T y y H t e e             Equation de la température de l’air Equation de la température du Silica gel Isotherme de sorption • A fin de fermer notre système nous devons y intégrer une 5ème équation : il s’agit de l’isotherme de sorption. • Elle est tirée expérimentalement d’un graphe et s’exprime comme suit :   max 1 C C        Isotherme de sorption • Cette équation est ensuite ramenée a notre problème en remplaçant le terme d’humidité relative par celui de l’humidité absolue, l’équivalence étant faite par l’équation suivante : 0.622 p tot sat p sat y P P y P   • Le terme de la Pression de saturation est exprimé en utilisant la loi de Clausius-Clapeyron, puis remplacé dans l’équation original pour obtenir l’isotherme de sorption adaptée :   max 0.622 ( 1) sat p tot sat P C y C P P C         Isotherme de sorption Détermination des coefficient de transfert T eq L h D Nu k   Nombre de Nuselt 2 3 4 e q a a a a D a1 .0 5 4 2-0 .4 6 7 0 -0 .1 1 8 0 0 .1 7 9 4 -0 .0 4 3 6 b b b b                       L FD -0.6504 0.0841 Nu Nu 0.002907 Gz    2 3 4 F D a a a a N u =1 .1 7 9 11 + 2 .7 7 0 1 -3 .1 9 0 1 + 1 .9 9 7 5 -0 .4 9 6 6 b b b b                     2 , eq air p air u D C Gz k L   m eq L air h D Sh D    Nombre Sherwood Conditions Initiales et aux limites 0 (0, ) a a T z T  0 (0, ) m m T z T  0 (0, ) v y z y  0 (0, ) z     Conditions aux limites a a0 T (t,0 ) T  v 0 y (t,0 ) y   Conditions initiales La méthode des différences finies 1 ( ) ( ) j j a i a i a T T T t t      ( ) ( 1) j j a i a i a T T T z z       1 ( ) ( ) j j m i m i m T T T t t      1 ( ) ( ) j j v i v i v y y y t t      ( ) ( 1) j j v i v i v y y y z z       1 ( ) ( ) j j i i t t         1 ( ) ( ) ( 1) ( ) 1 air air j j j j t t a i m i a i a i a p a p h P h P t t u T T u T T Ac z Ac z                        1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( ) j j j j j t m i t a i m sorption p i m sorption v i m i h t T h t T h H t y h H t y T                 Avec : 1 [(1 ) )] m Pm Pl C C e        1 ( ) ( ) ( 1) ( ) sec sec 1 j j j j m m v i p i v i v i air air h P t h P t t t u y y u y y A z A z                            1 ( ) ( ) ( ) ( ) j j j j m m i p i v i i m m h t h t y y e f e f                       La méthode des uploads/Science et Technologie/ presentation-dessicant-wheel-udes 1 .pdf