Caractérisation de l’évaporation d’eau d’une surface …...Modes de transferts thermique et...

1

Caractérisation de l’évaporation d’eau d’une surface mouillée dans

une enceinte réfrigérée

Onrawee Laguerre Irstea

Unité de recherche Génie des procédés frigorifiques

2

Objectifs:

Comprendre comment l’eau déposée sur une surface s’évapore ?

Prédire la vitesse d’évaporation en fonction des humidité, température et vitesse d’air ambiant.

Thèse de Logan Lecoq

3

Etudes expérimentales réalisées à 4 niveaux :

1. Enceinte close (~ 0,001m3)

2. Soufflerie : petite échelle (~0,02 m3)

3. Cellule d’essai Irstea : moyenne échelle (~30m3)

4. Atelier de production : grande échelle (~450m3)

4

Enceinte close Dimension 25 x 11 x 6 cm

Goutte liquide

Caméra

Ventilateur

Bouchon

(support)

Boîte de pétri

Solution saturée

de sel

HR11%, 43%,

76%, 84%

Plaque perforée

(support)

Objectifs : Etudier les mécanismes d’évaporation Etudier l’influence de l’humidité relative sur la cinétique du séchage

5

Modes de transferts thermique et hydrique au cours du séchage

Surface de la calotte sphérique = 2𝜋𝑅2

Surface projetée = 𝜋𝑅2

Zoom

Conduction

négligeable

6

7

Eau distillée

0h 2h

2h24min

3h40min

Jus de saumon

0h

2h

2h24min

2h50min

11% Humidité relative dans l’enceinte

9

Eau distillée

Jus de saumon

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 1 2 3 4

Sm/Sm0

Temps (h)

Distilled water

Salmon juice

Evolution de la surface mouillée d’une goutte d’eau et de jus de saumon exposée à une humidité relative de 11%

11

Tbh=12,8°C

HR=43%

Tbh=7,8°C HR=10%

Ta=20°C

)TT(hSLmQ bhav Chaleur nécessaire pour évaporation

12

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0 5 10 15

Vitesse séchage

(h-1)

Ta-Tbh (°C)

Résultats pour une goutte d’eau

Ta=20°C

Tbh

Soufflerie

Objectifs : Etudier l’influence des humidité relative, température, vitesse d’air ambiant sur: Evolution de la surface mouillée Vitesse du séchage

Entrée air

Sortie air

Ventilateur

Variateur de vitesses

Balance

Vis de fixation

15 cm

15 cm

Gouttes (3g) Film sur toute la

plaque

Deux régimes de surface mouillée étudiés: goutte et film

Echanges thermique et massique sur la plaque mouillée

Convection =f(h)

Evaporation et convection

=f(k, h)

Ambiance: Ta, Va, HR

Isolant thermique

Inox

16

0,00E+00

5,00E-04

1,00E-03

1,50E-03

2,00E-03

2,50E-03

0 1 2 3 4 5 6 7

Surface mouillée

(cm2)

Temps (h)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 1 2 3 4 5 6 7

Masse eau (g)

Temps (h)

Résultats expérimentaux 51% HR, 1.0 m/s, 4.2°C

17

Influence de l’humidité relative

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 5 10 15 20

Masse eau (g)

Temps (h)

65%

85%

51% 51%

18

D’autres influences étudiés:

Température de l’air (4°C à 20°C)

Vitesse de l’air (0,5m/s à 2m/s)

Pourcentage de la surface mouillée (10% à 90%)

19

Conclusion: Etude expérimentale de l’influence des conditions ambiantes (Ta, Va, RH) sur

l’évolution de la surface mouillée et sur la vitesse de séchage réalisée,

Perspectives:

Développement de corrélations entre la vitesse du séchage et les conditions ambiantes

Application de ces corrélations pour prédire le séchage dans une cellule expérimentale

d’Irstea (conditions ambiantes maîtrisées),

Application de ces corrélations pour prédire le séchage dans l’atelier de production

(conditions ambiantes non maîtrisées).

20

Perspectives

-4

-3

-2

-1

0

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Temps (h)

Perte de cultivabilité

0,00E+00

5,00E-04

1,00E-03

1,50E-03

2,00E-03

2,50E-03

0 2 4 6 8

Surface mouillée

(cm2)

Temps (h)

Données AgroSup Dijon

Combiner les résultats de l’évolution de la surface mouillée avec l’évolution microbiologique