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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
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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
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%)
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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).
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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
