Numerical study of thermal and dynamic fields during solar drying of clay bricks

Abstract

يهدف هذا العمل إلى تقديم دراسة رقمية للحقول الحرارية والديناميكية المتولدة أثناء عملية التجفيف الشمسي للطوب الطيني. يتركز الاهتمام على تحليل سلوك تدفق الهواء وانتقال الحرارة داخل غرفة التجفيف الشمسي باستخدام نماذج المحاكاة، بهدف تحديد الظروف المثلى التي تضمن تجفيفًا فعالًا ومتجانسًا للطوب. ومن خلال استغلال الطاقة الشمسية، وهي مورد نظيف ومتجدد، يمكن تقليل الاعتماد بشكل كبير على الكهرباء التقليدية، مما يؤدي إلى خفض تكاليف تشغيل المصانع وتقليل انبعاثات الغازات الدفيئة تُظهر نتائج هذه الدراسة أن درجة الحرارة القصوى التي تم الوصول إليها داخل المجفف الشمسي بلغت 69.5 درجة مئوية في الساعة الثانية بعد الظهر. وتُظهر المقارنة مع النتائج التجريبية أن متوسط الخطأ المطلق الملاحظ هو 1.17 درجة مئوية، مع متوسط خطأ نسبي يقل عن 2%. تؤكد هذه الفروقات الطفيفة موثوقية ، خاصة في التنبؤ بالتوزيع الحراري داخل المجفف

This work aims to present a numerical study of the thermal and dynamic fields generated during the solar drying process of clay bricks. The focus is on analyzing the behavior of airflow and heat transfer inside the solar drying chamber using simulation models, with the objective of determining the optimal conditions that ensure efficient and uniform drying of the bricks. By harnessing solar energy a clean and renewable resource, it is possible to significantly reduce reliance on conventional electricity, thereby lowering operating costs for factories and minimizing greenhouse gas (GHG) emissions. The results of this study show that the maximum temperature reached inside the solar dryer is 69.5 °C at 2:00 PM. Comparison with experimental results indicates that the average absolute error observed is 1.17 °C, with an average relative error of less than 2%. These small discrepancies confirm the reliability of the simulation model used in ANSYS Fluent, particularly in predicting the thermal distribution within the dryer

Ce travail vise à présenter une étude numérique des champs thermiques et dynamiques générés pendant le processus de séchage solaire des briques d’argile. L'accent est mis sur l'analyse du comportement du flux d'air et du transfert de chaleur à l'intérieur de la chambre de séchage solaire à l'aide de modèles de simulation, dans le but de déterminer les conditions optimales qui garantissent un séchage efficace et uniforme des briques. En exploitant l'énergie solaire, une ressource propre et renouvelable, il est possible de réduire considérablement la dépendance à l'égard de l'électricité conventionnelle, ce qui permet de réduire les coûts d'exploitation des usines et de minimiser les émissions de gaz à effet de serre (GES). Les résultats de cette étude montrent que la température maximale atteinte à l’intérieur du séchoir solaire est de 69.5 °C à 14h00. La comparaison avec les résultats expérimentales montre que l’erreur absolue moyenne observée est de 1,17 °C, avec une erreur relative moyenne inférieure à 2 %. Ces faibles écarts confirment la fiabilité du modèle de simulation utilisé dans ANSYS Fluent, notamment pour prédire la distribution thermique à l’intérieur du séchoir.