Contribution à l'étude des transferts de chaleur et de matière en convection forcée lors du séchage d'un lit épais de céréales

Abstract

On étudie le processus de séchage en lit épais de grains de céréales en présence d’une convection forcée. Pour les principales grandeurs extensives : masse, énergie et impulsion, les équations de transfert sont intégrées sur un volume moyen représentatif du milieu poreux à plusieurs constituants, conduisant à une représentation des grandeurs thermodynamiques par des moyennes de phase. On aboutit à un système d’équations représentatif des phénomènes couplés en milieu poreux. La résolution numérique, conduisant souvent à des calculs matriciels, a été effectuée en utilisant la méthode implicite des différences finies associée à la méthode d’élimination de GAUSS. Une comparaison avec l’expérience et un modèle théorique basé sur une superposition de couches minces a montré clairement la précision de notre analyse. Suivant l’influence des divers paramètres régissant le séchage, une étude systématique a été réalisée. Le refroidissement et la saturation de l’air en humidité à un niveau supérieur suivant la longueur du lit constituent un facteur néfaste pour le séchage en lit épais. On définit alors une épaisseur optimale. L’adsorption de vapeur d’eau dans une couche tampon de gal de silice a été analysée. On en déduit l’activité d’adsorption du milieu en fonction de son épaisseur, sa saturation en eau et sa durée de vie. Une minimisation de l’épaisseur d’adsorbant est finalement proposée. Enfin, on a examiné le séchage en lit épais multicouche avec régénération intercalée. Un coefficient de performance a été défini pour ce système permettant de le situer par rapport à un système de même épaisseur sans régénération de l’air. Selon que l’adsorbant fonctionne en permanence ou avec renouvellement à mi-temps, le coefficient de performance évolue entre 20 et 30 %, ce qui représente un gain d’énergie appréciable.