Réalisation et expérimentation d’un prototype séchoir solaire de type serre avec systèmes de stockage thermique, par chaleur latente et sensible

Abstract

L’objectif de ce travail est la réalisation et l’expérimentation de deux séchoirs solaires de type serre. Le premier, sans système de stockage (témoin) et le deuxième sera modifié afin de tester l’influence du matériau de stockage et toute modification rapportée. Les deux séchoirs solaires de type serre sont réalisés et testés expérimentalement à l’Unité de Recherche Appliquée en Energies Renouvelables (URAER) Ghardaïa, Algérie. L’expérimentation de notre séchoir solaire de type serre se fait dans le but de déterminer les performances thermiques d’un séchoir solaire de type serre équipé d’un système de stockage de chaleur dans des matériaux inertes (sable et roche) et des matériaux à changement de phase (MCPs). Le système de stockage, est composé d’un lit de canettes remplies de cire de paraffine mélangée à 5% de poudre d'aluminium, disposée sur la plaque d’aluminium peinte en noir et d’un lit de sable disposé sous cette plaque. L'effet de l'ajout de 5 % de poudre d’aluminium pour améliorer la conductivité thermique de la cire de paraffine a été analysé expérimentalement. Les résultats expérimentaux ont montré que les matériaux de stockage de chaleur augmentent les performances thermiques du séchoir solaire de type serre. Le séchage solaire de la menthe, la betterave et la courgette en couche mince a été effectué pour des conditions météorologiques variables. Sept modèles mathématiques ont été utilisés pour décrire la cinétique de séchage en couche mince de la Menthe, la betterave et la courgette. Les résultats ont montré que le modèle de Midilli et Kucuk était le le plus approprié pour décrire le processus de séchage solaire des trois produits séchés dans un séchoir solaire de type serre. Le transfert de masse par diffusion à partir des échantillons de la menthe, betterave et courgette, lors du processus de séchage, est décrit par le modèle diffusif de Fick. La diffusivité effective varie entre (1.8613X〖10〗^(-09),0.803278x〖10〗^(-09) et 1.2211449x〖10〗^(-09)m2.s-1)

هدف هذا العمل إلى تصميم, إنجاز وتجريب نموذجين متماثلين من المجففات الشمسية المباشرة ليتم استعمال الأول كشاهد بدون نظام تخزين حراري, والثاني لاختبار تأثير مواد التخزين على عمليات التجفيف. وقد تم إنجاز هذا الجهاز وتجريبه في وحدة البحوث التطبيقية للطاقة المتجددة (URAER) ، غرداية ، الجزائر. تم إجراء تجربة المجفف الشمسي الخاص بنا بهدف تحديد الأداء الحراري لمجفف الطاقة الشمسية من نوع الدفيئة المجهز بنظام تخزين حراري محسوس في الوسط الصلب (الرمل والصخور) و تخزين بالحرارة الكامنة في المواد متغييرة الطور (MCPs) حيث يتكون نظام التخزين من سرير يحتوي على علب مملوءة بشمع البارافين الممزوج بمسحوق الألومنيوم بنسبة 5٪ ، مرتبة على لوح الألمنيوم المطلي باللون الأسود وسرير رمل يوضع أسفل هذه اللوحة. تم تحليل تأثير إضافة مسحوق الألومنيوم 5٪ لتحسين التوصيل الحراري لشمع البارافين بشكل تجريبي. وقد أظهرت النتائج التجريبية أن مواد تخزين الحرارة تزيد من الأداء الحراري للمجفف الشمسي المباشر. تم إجراء التجفيف الشمسي بطبقات رقيقة من النعناع والبنجر والكوسة تحت ظروف الطقس المختلفة. ولقد تم استخدام سبعة نماذج رياضية لوصف حركية تجفيف الطبقات الرقيقة للنعناع والبنجر والكوسة حيث أظهرت النتائج أن نموذج Midilli و Kucuk هو الأنسب لوصف عملية التجفيف الشمسي للمنتجات الثلاثة. كما تم وصف نموذج الانتشار الخاص بـ Fick لتبادل الكتلة (بخار الماء) المنتشر من عينات النعناع والبنجر والكوسة أثناء عملية التجفيف حيث مجال تغير الانتشار الفعال تراوح بين 1.861X〖10〗^(-09),0.803x〖10〗^(-09)

The objective of this work is the realization and experimentation of two greenhouse type solar dryers. The first, without storage system (control) and the second will be modified to test the influence of storage material and any reported changes. The two-greenhouse type solar dryers are produced and tested experimentally at the Renewable Energy Applied Research Unit (URAER) Ghardaïa, Algeria. The experiment of our greenhouse type solar dryer is done with the aim of determining the thermal performances of a greenhouse type solar dryer equipped with a system of heat storage in inert materials (sand and rock) and materials to phase change (MCPs). The storage system, consists of a bed of cans filled with paraffin wax mixed with 5% aluminum powder, arranged on the black painted aluminum plate and a sand bed placed under this plate. The effect of adding 5% aluminum powder to improve the thermal conductivity of paraffin wax was analyzed experimentally. Experimental results have shown that heat storage materials increase the thermal performance of the greenhouse-type solar dryer. Solar drying of mint, beet and thin layer zucchini was carried out for varying weather conditions. Seven mathematical models were used to describe the thin film drying kinetics of mint, beet and zucchini. The results showed that the Midilli and Kucuk model was the most appropriate for describing the solar drying process of the three dried products in a greenhouse-type solar dryer. Diffusion mass transfer from mint, beet and zucchini samples during the drying process is described by Fick's diffusion model. The effective diffusivity varies between (1.8613X10 ^ (- 09), 0.803278x10 ^ (- 09) and 1.2211449x10