Séchoir à lit fluidisé avec une pompe à chaleur

BSc en Mécanique
BI BE BU VA
Séchoir à lit fluidisé avec une pompe à chaleur
Ingénierie des processus – Technologies énergétiques / Directeur de thèse: Prof. Beat Engeli
Expert: Prof. Dr Rudolf Bauer
Le lit fluidisé est un procédé avantageux pour sécher des petits morceaux de matière homogène tels que
des poudres ou des grains. En effet la matière fluidisée est soumise à des transferts de masses et de
chaleurs plus grands et plus homogènes que celle d’un lit fixe. Le thème principal de cette thèse est le
séchage de matière avec un séchoir à lit fluidisé et l’amélioration du système. L’amélioration du système
de séchage consiste à augmenter son rendement en installant une pompe à chaleur et en réduisant les
pertes de charge provenant des tubes du système.
État de l’art
Dans le laboratoire, le séchoir
utilise actuellement un système
de séchage par condensation
avec deux boucles de canalisation fermées. Afin de réduire les
nombreuses pertes de charge et
d’améliorer son rendement énergétique, il faudrait installer une
pompe à chaleur et optimiser les
canalisations existantes.
Approche
Durant le module Travail de projet 2
et durant cette thèse de Bachelor nous avons fait une analyse
complète du système de séchage
avec un lit fluidisé en utilisant des
échantillons de bois cylindriques
et homogènes. Par une étude des
données expérimentales nous
avons calculé les besoins énergétiques du flux d’air dans un système en boucle fermée d’une part
et d’un système à boucle ouverte
d’autre part. Grâce à l’analyse ces
flux énergétiques il est envisageable de concevoir une pompe
à chaleur qui apporterait les besoins énergétiques nécessaires
au réchauffement de l’air et à la
condensation de la vapeur d’eau
dans le cas d’une boucle fermée
du circuit d’air. Après avoir fait
plusieurs simulations de pompe
à chaleur, nous avons analysé
les températures et les échanges
de chaleurs obtenues. Ainsi nous
avons déterminé le modèle de
pompe à chaleur correspondant
le mieux au séchoir à lit fluidisé
qui se trouve dans le laboratoire.
Résultat
Nous avons analysé la conception
de plusieurs systèmes de circuit et
leurs organigrammes qui incluent
tous les capteurs et actionneurs
ainsi que leurs pertes de charge
respectives. Après avoir fait une
étude de marché des pompes à
chaleur toute faite, nous avons
conclu que les pompes correspondant le mieux aux demandes
énergétiques du séchoir sont
celles situées dans les machines
à sécher le linge. C’est pour-
quoi nous sommes procurés une
pompe à chaleur provenant d’un
tel système.
Après avoir étudié le manuel d’entretien de celle-ci, nous avons simulé son cycle de compression,
adapté ses flux énergétiques aux
différentes variantes du séchoir
et ainsi analysé les températures
obtenues dans les différentes
parties du système. Nous avons
ensuite confronté chaque système et concluons que la solution
la plus optimale est un système
de séchage avec une pompe à
chaleur à boucle fermée.
Alexandre Bernard
Marie François
de La Rochefoucauld
Photo de la pompe à chaleur qui sera installée sur le séchoir à lit fluidise
ti.bfh.ch
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