Déshydratation assistée thermiquement couplant essorage et micro-ondes

In a lot of industrial processes, liquid/solid separation is carried out by combination of mechanical and thermal separation (drying). Thermal drying in a mechanical separation device offers a lot of advantages (lower investment, higher productivity, limited footprint. . . ). Moreover, coupling mechanical and thermal effects may lead in some cases to synergic effects allowing an optimal use of energy.Thermal input by dielectric heating may be adapted to a centrifuge. The objective of the project is to design and produce a prototype at pilot scale in order to point out the energetic interest of such a process. So, mechanical separation (centrifuge filtration, drainage) and dielectric heating have to be used simultaneously. Pilot instrumentation will allow to control key parameters of the coupled operation and the global energy consumption. Main results are : the development and the full instrumentation of a centrifuge pilot allowing implement of microwaves. The demonstration of a synergy, in the case of textile spools, between drying effects generated by dielectric heating and centrifuge effects generated by centrifuge basket rotation. The simulation of different physical phenomena linked to filtration cake drainage, dielectric constants assessment, determination of electromagnetic field, air flow used for vapor extraction and determination of heat and mass transfers.Dans de nombreux procédés industriels apparaît une étape de séparation liquide/solide qui est très souvent effectuée en combinant en série une séparation mécanique et une séparation thermique (séchage). L'intégration d'un apport thermique dans un équipement de séparation mécanique offre de nombreux avantages (investissement réduit, productivité améliorée, encombrement limité...). Par ailleurs, l'utilisation simultanée des effets mécaniques et thermiques peut conduire dans certains cas à des synergies permettant une utilisation optimisée de l'énergie. Un apport thermique par chauffage diélectrique peut être adapté à une essoreuse. L'objectif de la thèse est de concevoir et réaliser un prototype à l'échelle semi-industrielle dans le but de démontrer l'intérêt énergétique d'une telle technique. Les résultats obtenus sont : le développement et l'instrumentation complète d'un pilote d'essoreuse autorisant l'insertion des micro-ondes. La mise en évidence d'une synergie entre les phénomènes de séchage induits par un chauffage diélectrique et les effets centrifuges liés à la rotation du panier dans de cas des bobines textiles.La modélisation de différents phénomènes physiques liés à l'essorage de gâteaux de filtration, à l'évaluation de leur permittivité complexe, à la connaissance du champ électromagnétique, aux écoulements d'air utilisés pour l'extraction de la vapeur et à la détermination des transferts de masse et de chaleur

Experimental characterization of the thermal performance of the Haines 2 solar cooker

This work presents the most exhaustive experimental characterization of the thermal performance of the Haines 2 solar cooker available to date. Two Haines 2 solar cookers were tested side-by-side in Malaga, Spain, 36.7°N, between May 2021 and December 2021. A novel test procedure using empty pots and a tilted plane with variable inclination gave useful information about the influence of the solar altitude angle on cooker performance, and allowed identification of the best range for each of the two available reflector configurations for this cooker. Some suggestions are given to improve the cooker design for low solar altitude angles. In addition, a large number of water heating tests partly based on the ASAE S580.1 standard protocol were conducted to i) determine the standardised power, ii) examine the influence of the solar altitude angle, and iii) investigate the impact of using partial loads. All these results provide a complete characterization of the performance of this cooker in a wide range of operating conditions of practical interest. It is recommended that future versions of ASAE S580.1 standard consider the influence of both solar altitude angle and partial loads.Funding for open access charge: Universidad de Málaga / CBU

Étude expérimentale de la filtration et du drainage centrifuge dans une essoreuse pilote

La filtration centrifuge est un procédé très répandu dans l’industrie. La description physique des phénomènes mis en œuvre au cours de la séparation a été abordée par de nombreux auteurs. L’étape d’essorage est particulièrement complexe puisqu’elle fait intervenir un écoulement diphasique dans un milieu poreux sous l’action de la force centrifuge. Le modèle de Wakeman et Vince (Wakeman and Vince, 1986) a été largement utilisé pour décrire le drainage centrifuge du liquide. L’équation de Darcy généralisée combinée à l’équation de conservation de la masse conduit à l’équation de Richards qu’il est possible de résoudre en saturation ou en pression liquide. Dans ce travail, nous montrons que la formulation en saturation (utilisée par Wakeman et Vince) ne permet pas de décrire correctement l’écoulement dans la zone saturée du gâteau et conduit à une surestimation de la cinétique d’essorage. La formulation en pression liquide conduit à des résultats physiquement corrects en amont et en aval du front de saturation et qui évoluent vers la solution d’équilibre imposées par les effets capillaires et centrifuge. Par ailleurs, l’utilisation du modèle de Darcy généralisé nécessite d’introduire les relations entre pression capillaire et perméabilité relative d’une part et saturation liquide d’autre part. Le modèle original de Wakeman et Vince utilise le modèle de Brooks et Corey (Brooks and Corey, 1964). On des écueil à l’utilisation du modèle de Wakeman et Vince est que la détermination des paramètres associés aux phénomènes capillaires est expérimentalement ardue. Ici, nous proposons leur estimation à partir du résultat d’expérience dans une essoreuse. L’instrumentation d’un pilote a permis l’acquisition des paramètres clés de la séparation. Ceux-ci donnent accès, en particulier, à l’estimation de la saturation moyenne du gâteau en cours d’essorage. Les cinétiques d’essorage ainsi obtenues peuvent être utilisées pour ajuster les paramètres capillaires du modèle.Universidad de Málaga Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech. l’Université de Bordeaux et l’IFT

Influence of the aperture area on the performance of a solar funnel cooker operating at high sun elevations using glycerine as load

Five funnel solar cookers have been tested to investigate the influence of the aperture area on their performance. The largest cooker had an aperture area of 0.5 m(2) and it was tested side by side with two other two smaller cookers. Each cooker was tested with the same amount of glycerine. The linear performance curves relating the efficiency with the specific temperature difference was determined. Then, the determined regressions of the cooker opto-thermal ratio and the reference time on the aperture area were used to predict: i) the influence of the solar irradiance and the aperture area on the maximum temperature achieved by the load, ii) the time duration required for achieving load temperature from 65 to 140 degrees C, and iii) the power of the cooker. It was found that for a solar irradiance range of 600-1100 W m (2), the pasteurization temperature can be achieved even by the smallest cooker, and the efficiency of the largest cooker is close to the efficiency of a cooker with optimum aperture area. Moreover, when using the largest cooker, under an irradiance of 1100 W m (2) and ambient temperature 20 degrees C, the load can achieve 180 degrees C, implying that frying is possible.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Proposal of a non-linear curve for reporting the performance of solar cookers

Performance parameters of solar cookers have conventionally been determined by assuming a linear trend between the cooker power and the difference between load temperature and ambient air temperature. This approach may not be convenient for some solar cooker designs. In the present work, the suitability of a non-linear regression derived from fitting the measured load temperature to a second order exponential polynomial was investigated and compared with the linear regression. Both regressions were compared with the corresponding experimental curves of a panel cooker and a box cooker. In the case of the panel cooker, the linear trend of the experimental plot was confirmed over a large period of the conducted test. Minor deviations from the experimental data were observed only at the beginning and at the end of the test. On the contrary, in the box solar cooker, significant deviations between the linear regression plot and the experimental points were observed, while smaller deviations were obtained using the non-linear regression. Thus, the proposed method can be seen as a promising approach that should be considered when updating the existing procedures for testing and reporting the performance of solar cookers.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

The effect of partial loads on the performance of a funnel solar cooker

Several solar cooker designs have been proposed over the last decades. The funnel cooker is a well-known model, representative of the category of panel-type solar cookers. From the empirical experience of real practice, it is known that the use of partial loads has an impact on the performance of the cooker. However, this effect has not yet been investigated rigorously. This work aims to fill this lack. Extensive experimental work was performed to determine the effect of partial loads on a funnel cooker thermal performance. Tests were conducted on two identical funnel cookers, in Malaga, Spain, with low sun elevation. Cookers were tracked only azimuthally. Experimental protocol was based on ASAE 580.1 Standard for better replicability. Results showed that the standardised power drops by about 15% of the original value when the water volumetric load fraction drops by 25%, for both cooker operations, with and without glass enclosure. This important reduction is explained on how the fill level of the cooking vessel affects its function as a thermal radiation receiver. Results from experimental tests were correlated into a simple formula of practical interest. Finally, a new cooking vessel design, that improves performance at partial loads, i.e., a 25.4% increase in cooker power, was proposed and tested.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Estudio experimental de la cocina solar Crisol

La cocina solar ‘Crisol’ es un diseño reciente, que se enmarca en el subgrupo de cocinas de paneles (Aramesh et al. 2019). Su reflector se basa en la combinación de dos superficies sencillas: una de tipo cilindro parabólico y un rectángulo plano. En función del ángulo de elevación del sol esta cocina puede utilizarse en dos posiciones, la de Sol Alto y la de Sol Bajo. Su construcción es sencilla, de bajo coste, y tiene un buen desempeño según sus usuarios. Sin embargo, no hay disponible ningún estudio que caracterice formalmente su rendimiento térmico. Este trabajo analiza experimentalmente el comportamiento térmico de la cocina Crisol. Los ensayos se realizan con hasta cuatro cocinas de forma simultánea, para minimizar la dependencia de los resultados con las variables meteorológicas. El protocolo experimental sigue la norma ASAE S508.. Se estudian las dos configuraciones de la cocina, y se analiza la influencia del ángulo de elevación del sol.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tec

Investigación en comportamiento térmico de cocinas solares en el sur de la península ibérica 2020-2022

Esta comunicación resume el desarrollo de dos años de colaboración entre la Universidad de Málaga y la Universidad del Algarve en la investigación del comportamiento térmico de cocinas solares. Se han puesto a punto unas instalaciones experimentales en Málaga (36.7°N 4.4°W) que permiten el ensayo simultáneo de varias cocinas solares. Se han ensayado hasta la fecha, de forma extensiva, varios modelos de cocina solar tipo panel: Funnel, Copenhague y Haines, mientras que otros modelos están previstos en un futuro cercano. El trabajo experimental, que es fundamental, se ha complementado con estudios teóricos y numéricos sobre trazado de rayos (ray-tracing), procedimientos de ensayo, etc. Como resultado se han publicado diversos artículos científicos hasta la fecha. Esta comunicación recapitula algunos resultados interesantes que contribuyen a una mejor compresión del comportamiento térmico de las cocinas solares

Investigación en comportamiento térmico de cocinas solares en el sur de la península ibérica 2020-2022

Esta comunicación resume el desarrollo de dos años de colaboración entre la Universidad de Málaga y la Universidad del Algarve en la investigación del comportamiento térmico de cocinas solares. Se han puesto a punto unas instalaciones experimentales en Málaga (36.7°N 4.4°W) que permiten el ensayo simultáneo de varias cocinas solares. Se han ensayado hasta la fecha, de forma extensiva, varios modelos de cocina solar tipo panel: Funnel, Copenhague y Haines, mientras que otros modelos están previstos en un futuro cercano. El trabajo experimental, que es fundamental, se ha complementado con estudios teóricos y numéricos sobre trazado de rayos (ray-tracing), procedimientos de ensayo, etc. Como resultado se han publicado diversos artículos científicos hasta la fecha. Esta comunicación recapitula algunos resultados interesantes que contribuyen a una mejor compresión del comportamiento térmico de las cocinas solares.Esta comunicación resume el desarrollo de dos años de colaboración entre la Universidad de Málaga y la Universidad del Algarve en la investigación del comportamiento térmico de cocinas solares. Se han puesto a punto unas instalaciones experimentales en Málaga (36.7°N 4.4°W) que permiten el ensayo simultáneo de varias cocinas solares. Se han ensayado hasta la fecha, de forma extensiva, varios modelos de cocina solar tipo panel: Funnel, Copenhague y Haines, mientras que otros modelos están previstos en un futuro cercano. El trabajo experimental, que es fundamental, se ha complementado con estudios teóricos y numéricos sobre trazado de rayos (ray-tracing), procedimientos de ensayo, etc. Como resultado se han publicado diversos artículos científicos hasta la fecha. Esta comunicación recapitula algunos resultados interesantes que contribuyen a una mejor compresión del comportamiento térmico de las cocinas solares.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Thermo-optical performance of a solar funnel cooker

Funnel type solar cookers are simple, effective and have multiple advantages in practical use, but there is limited data available in scientific literature about their thermo-optical performance. This work aims to fill this lack of data. A well known model of solar funnel cooker has been subject to a series of experimental tests, indoor and outdoor, using different working fluids (water and oil). The experimental data has been used to calibrate the parameters of a simple thermal model. The calibrated model predictions show good agreement with experimental data and figures of merit describing the thermo-optical performance of the cooker are provided.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech