Etude des Possibilités de Stabilisations des Conditions Opératoires dans les Séchoirs Solaires Convectifs

Abstract

Le séchage solaire présente un processus d'un grand intérêt pour préserver et stabiliser les produits agricoles, l’utilisation des séchoirs solaires dans les zones sahariennes peuvent réduire les pertes de récolte et améliorer la qualité des divers produits. Les problèmes rencontrés avec l’utilisation des séchoirs solaires sont la diminution des performances thermiques et l’instabilité des conditions opératoires ce qui influe directement sur la valorisation des produits alimentaires et l’optimisation des paramètres de séchage solaire. La présente étude porte sur l’amélioration énergétique de procédé de séchage solaire convectif afin de maintenir des conditions opératoires stables dans les séchoirs solaires de type indirect et direct pour valoriser divers produits alimentaires (les dattes deglet nour, les pommes de terre tranchées et les grains de féve ) ;ces produits sont consommés en grande quantité dans notre région. L’amélioration est faite par l’intégration des appoints énergétiques (une résistance électrique et un échangeur de chaleur air-eau) pour maintenir des conditions opératoires favorables et améliorer l’efficacité énergétique des séchoirs solaires convectifs. Trois techniques d’amélioration sont expérimentées :le régulateur de température en régime constant , les panneaux photovoltaïques en régime variable en mode discontinue et l’échangeur de chaleur (air –eau) en mode continue, le régulateur de température par thermostat fonctionnant par énergie électrique sous différentes températures constantes est utilisé, deux critères sont évalués (la durée de séchage et la sensibilité de couleur des produits séchés vis-à-vis au température constante du séchage) les expériences de séchage solaire hybride en utilisant une résistance électrique alimentée par les panneaux photovoltaïques nous offre des intervalles de stabilisation de température selon le nombre des panneaux photovoltaïques associes en parallèles , le séchage avec appoint énergétique par échangeur de chaleur (air-eau) utilisé comme un simulateur de l’eau géothermique assurant une opération de séchage en mode continue ; les résultats expérimentaux montrent notamment que les techniques utilisés contribuent à la réduction de la durée de séchage et augmentent les performances thermiques du séchoir indirect. ensuite la cinétiques de séchage solaire des produits d’étude est obtenue et modélisée par le logiciel curve expert 1.4 , le model de page décrire le comportement hygroscopique des grains de féve , le modèle de cinétique de séchage des pommes de terre tranchées et des dattes deglet nour est celui de Midilli et Kucuk . L’étude de stabilisation des conditions opératoires par les différents techniques proposées est complétée par une analyse énergétique en déterminant les efficacités énergétiques et les fractions d’énergies fournies pour chaque système amélioré en mode (discontinu ,continu, constant ) et comparatif entre séchage direct et indirect, finalement pour assurer le développement des séchoirs solaires utilisés (indirect ,direct , hybride) en suivant l’analyse énergétique par une étude de faisabilité technico-économique, nous étudions l'influence du prix d'achat des produits d’étude à l’état frais et leurs prix de vente à l’état séchés sur le temps de retour sur investissement en discutant la rentabilité des séchoirs solaires utilisés

التجفيف الشمسي هو عملية ذات أهمية كبيرة للحفاظ على المنتجات الزراعية و تثمينها، يتم استخدام المجففات الشمسية في المناطق الصحراوية للتقليل من خسائر المحاصيل وتحسين جودة المنتجات المختلفة. المشاكل التي تواجه استخدام المجففات الشمسية هي انخفاض في الأداء الحراري وعدم استقرار ظروف التشغيل التي تؤثر بشكل مباشر على تقييم و تثمين المنتجات الغذائية وكذلك الاستفادة المثلى من معايير التجفيف الشمسي. ركزنا في دراستنا الحالية على تحسين الأداء الطاقوي لعملية التجفيف الشمسي بالحمل ألقسري من أجل الحفاظ على ظروف تشغيل مستقرة في المجففات الشمسية غير المباشرة والمباشرة لتثمين المنتجات الغذائية وقد ركزنا على منتوجات ذات استهلاك كبير في المناطق الصحراوية وهي دجلة نور ، شرائح البطاطس وحبوب الفول قمنا بتحسين الأداء الطاقوي للمجفف الشمسي الغير المباشر من خلال دمج مكملات الطاقة بالطريقة التجريبية (المقاومة الكهربائية ، مبادل الحرارة للهواء والماء) للحفاظ على ظروف التشغيل المواتية وتحسين كفاءة الطاقة في المجففات الشمسية التي تشتغل بالحمل الحراري قمنا بتجريب ثلاث تقنيات لتحسين الأداء الطاقوي وتعديل الظروف التجريبية داخل المجفف الشمسي باستعمال وحدة التحكم في درجة الحرارة الثابتة عن طريق مقاومة كهربائية و استعمال ، الألواح الكهروضوئية والمبادل الحراري (الهواء- الماء) في الوضع المستمر من خلال استخدام ، وحدة التحكم في درجة الحرارة ترموستات باستخدام الطاقة الكهربائية في درجات حرارة ثابتة مختلفة ، قمنا بتقييم معيارين (وقت التجفيف و تأثير درجات حرارة التجفيف الثابتة على لون المنتجات الجافة (،تحصلنا من خلال تجارب التجفيف الشمسي باستخدام المقاومة الكهربائية المدعومة من اللوحات الكهروضوئية على فترات تثبيت درجة الحرارة وفقًا لعدد الألواح الشمسية المرتبطة بالتوازي ، والتجفيف باستخدام مكمل الطاقة من خلال المبادل الحراري المشتغل بالهواء و الماء حيث يمثل نموذج لمحاكاة المياه الجوفية مما يضمن لنا القيام بعملية التجفيف في الوضع المستمر خلال كل الأوقات خاصة الفترة الليلية . تظهر النتائج التجريبية على وجه الخصوص أن التقنيات المستخدمة تساهم في تقليل وقت التجفيف وزيادة الأداء الحراري للمجفف غير المباشر. تحصلنا على حركية التجفيف الشمسي للمنتجات المجففة باستخدام برنامج Curve expert حيث تحصلنا على نموذج باج (Page) الذي يمثل السلوك الاسترطابي للفول و نموذج ميديلي وكيك (Midilli et kucuk) ) يمثل النموذج الرياضي لتجفيف شرائح البطاطس وتمر دقلة نور , أكملنا دراسة استقرار ظروف التشغيل من خلال التقنيات المقترحة بدراسة تحليلية للطاقة من خلال تحديد المردود الطاقوي لمختلف أنظمة التجفيف الشمسي المستعملة وقمنا بحساب النسب المئوية لأنواع الطاقة المستعملة لكل نظام محسّن ، وأخيرا لضمان تطوير المجففات الشمسية المستخدمة (غير المباشرة ، المباشرة ، الهجينة) قمنا بالدراسة التقنو اقتصادية درسنا من خلالها تأثير سعر شراء المنتجات المدروسة في الحالة العادية قبل التجفيف وأسعار بيعها في الحالة المجففة على نجاح مشروع التجفيف و ذلك من خلال مناقشة ربحية المجففات الشمسية المستخدمة