Le dimensionnement d'un séchoir industriel

Résumé du document

Dans le cadre du projet de chimie de 4ème année nous nous sommes attachés au dimensionnement d'un séchoir industriel. Il est très difficile de présenter ici des résultats indiscutables. En effet, nos calculs sont basés uniquement sur des relations théoriques ou empiriques et non pas sur l'expérience comme l'aurait fait un véritable constructeur.

Extraits

[...] Un autre inconvénient du contre courant est la poussière. En effet si un produit est sous forme très poussiéreuse en fin de séchage, un séchoir en contre courant serait un problème car l'air aurait tendance à ramener le produit en entrée du tube ce qui est contre productif. Les séchoirs co-courant A l'inverse, dans un séchoir co-courant le produit et l'air traverse le cylindre dans la même direction. Ainsi la température de l'air est maximale au début et diminue au fur et à mesure que l'on avance. [...]

[...] Ainsi on a ρs = 0.85 1.025 + 0.15 2500 = 375.8 kg / m 3 Dimensionnement d'un séchoir -Projet H4- / DANCOISNE - 10 V = θ .m&s avec θ le temps de séchage en minutes 0.075 .ρs = 9.86 m 3 d'où V = 0.075 Calcul de la longueur 4 4 9.86 = = 2.41 m π D π 2.28 Le rapport L/D est de 1.05 C ) La méthode Unit Operation de McCabe p734 D'après la relation : T N t = Ln air1 h Tair 2 Th Tair1 Th1 e Nt D'après le diagramme de l'air humide Pour Tair1 = 160°C et Xa1 = 10 g d'eau / kg d'air sec on a : Th1 = 43°C. Pour une bonne efficacité, Nt = 1,5. Tair1 = 160°C On obtient : Tair 2 = Th1 + Application numérique : 160 43 Tair 2 = 43 + = 69,1°C e1,5 A nous avons une enthalpie de vaporisation de : 1031,6 Btu/lb (valeur obtenue par interpolation linéaire de l'annexe 8 de Unit Operation de McCabe) ce qui donne également λ = 572 kcal/kg. [...]

[...] qT =258,71×1000=258710 kcal / h Caractéristiques de l'air : D'après le diagramme de l'air humide : Tair1 = Température de l'air en entrée = 160°C Th1 = Température humide à l'entrée = 43°C Cpa1 = 45 kcal / kg AS Ainsi, mg = qT = 258710 =5692kg / h C H1) H 2 = H1+ v 370 =75gd'eau / kgAS 5692 mg Caractéristiques du séchoir / Dimensionnement : On a dans le cahier des charges : G = 1500 kg / m2 h Section du séchoir : S = mg = 5692 = 3,79m2 G 1500 D'où un diamètre de : Φ= 4×3,79 =2,19m La température moyenne dans le séchoir est donnée par : = Ln((Ta1−Th1)/(Ta2−Th1)) La longueur du séchoir doit donc valoir : Dimensionnement d'un séchoir -Projet H4- / DANCOISNE - 12 qT =36,72m 0,67 Ce qui donne un ratio L/D de 16. D ) L'analyse des résultats Tout d'abord on constate que les résultats concernant la quantité d'eau à évacuer ou le débit d'air par exemple sont très proches. En effet les deux méthodes conduisent à des valeurs quasiment identiques. De même sur le diamètre du tube, ( 2.28 m et 2.19 la corrélation entre les 2 méthodes est excellente. En revanche c'est au niveau du calcul de la longueur que les résultats diffèrent complètement. [...]

[...] Dans le même temps, la deuxième méthode donne une valeur de la longueur plutôt grande puisque le rapport L/D est de 16. Cela dit, cette valeur reste acceptable car certains ouvrages précisent que ce rapport n'est pas une condition indispensable au dimensionnement. E ) La correction des résultats Concernant la première méthode de dimensionnement, la formule du volume fait intervenir une constante : correspondant à l'inclinaison du cylindre. Il est tout à fait envisageable d'en modifier la valeur afin d'obtenir un bon rapport L/D. [...]

[...] La prévention des explosions peut être effectuée en : 9 Maintenant la concentration des produits inflammables en dessous de la valeur critique 9 Maintenant le taux d'oxygène dans les limites de sécurité 9 Supprimant toutes les sources d'ignition L'atmosphère inerte Dimensionnement d'un séchoir -Projet H4- / DANCOISNE - 21 Le principe de l'atmosphère inerte est de créer un environnement dans lequel la combustion est impossible. Les deux gaz les plus couramment utilisés dans ce but sont le diazote N2 et le dioxyde de carbone CO2. L'ajout des ces gaz a pour but de diminuer la concentration d'oxygène sous la limite. Certains séchoirs sont dits self-inertizing c'est-à-dire qu'ils utilisent les gaz de combustion pour créer une atmosphère inerte. L'exclusion des sources d'ignition Un autre moyen de lutter contre les explosions est de supprimer les sources potentielles d'ignition. [...]