Vers la caractérisation de l'efficacité énergétique d'un nouvel échangeur à chaleur à lit mobile en tambour tournant - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Mémoire D'étudiant Année : 2024

Towards the caracterisation of the energy efficiency of a new moving bed heat exchanger in a rotating drum

Vers la caractérisation de l'efficacité énergétique d'un nouvel échangeur à chaleur à lit mobile en tambour tournant

Résumé

In many industrial processes of the agrofood or the bioenergy sector, moving bed heat exchangers (MBHE) tend to be used to cool bulk solids (oild seed, sugar, biosolids, wood pellets…) with the perspective of an improved energy efficiency compared to direct processes (fluidized beds…). The most common MBHE configuration consists of a moving bed of solids, flowing downwards by gravity, which indirectly exchanges heat with a cooling fluid through a separating wall. As part of FRISEDRUM ANS project, a new type of rotating drum MBHE has been proposed: a granular material flows around a pipe placed at the rotating drum axis. The process is simple and more compact and allows a control of the cooling by the rotation time. The aim of this internship is to analyze the dynamical behavior of the granular bed in order to find a configuration that promotes an efficient heat transfer with the pipe. To achieve this, we visualized the flow in the drum using a long exposure time technique. The results confirmed the existence of different flow regimes around the pipe: "Monoflow-up", "Bi flow" and "Monoflow-down" predicted by modelling. A first protocol of caracterisation of the heat transfers (granular material/pipe) with a heating tube method has been tested and some technical obstacles have been identified.
Dans de nombreux procédés du secteur agroalimentaire ou de la bioénergie, des échangeurs de chaleur à lit mobile (MBHE) tendent à ètre utilisés pour refroidir des particules solides (graines oléagineuses, sucre, biosolides, pellets de bois…) avec une perspective de meilleure sobriété énergétique par rapport aux procédés directs (lits fluidisés….). La configuration la plus courante des MBHE consiste en un lit mobile de solides, s'écoulant par gravité, qui échange indirectement de la chaleur avec un fluide réfrigérant à travers une paroi de séparation. Dans le cadre du projet ANS FRISEDRUM, un nouveau type de MBHE en tambour tournant a été proposé : un matériau granulaire s’écoule autour d’une conduite placée au niveau de l’axe de rotation du tambour rotatif. Le procédé est simple et plus compact et permet un contrôle du refroidissement par la durée de rotation du tambour. Ce sujet de stage a pour objectif d’analyser le comportement dynamique du lit granulaire dans le but de trouver une configuration favorisant un transfert de chaleur efficace avec la conduite. Pour ce faire, nous avons procédé à des expériences de visualisation de l’écoulement dans le tambour en utilisant une technique d’imagerie à long temps de pose. Les résultats ont validé l’existence des différents régimes d’écoulement autour de la conduite : « Monoflow-up », « Bi flow » et « Monoflow-down » prédits par la modélisation. Un premier protocole de caractérisation des transferts de chaleur (milieu granulaire/conduite) dans le dispositif par la méthode du tube chauffant a été testé et certains obstacles techniques ont été identifiés.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-04370711 , version 1 (03-01-2024)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04370711 , version 1

Citer

Rihab Khirallah. Vers la caractérisation de l'efficacité énergétique d'un nouvel échangeur à chaleur à lit mobile en tambour tournant : Stage de Fin d'Etudes En vue de l'obtention du Diplôme National d'Ingénieur en génie énergétique. Sciences de l'ingénieur [physics]. 2024. ⟨hal-04370711⟩
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