Modélisation et conception préliminaire d'un séchoir solaire pour bois de pin avec stockage d'énergie

Modelling and preliminary design of the solar dryer to wood pine whit energy storage

• Auteur / Autrice : David Luna Sanchez
• Direction : Jean-Pierre Nadeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Conception
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation tridimensionnelle

Pin maritime

Résumé

Une étude détaillée des séchoirs solaires existants dans le marché du bois, suivie d’une analyse selon les lois d’évolution des systèmes techniques, conduit à la proposition d’un concept innovant de séchoir avec stockage d’énergie. La conception particulière et innovante et la conduite du séchage par des variables de pilotage imposent une modélisation des diverses unités du système et des milieux extérieurs environnants. Des modèles de chaque unité sont ainsi construits. Ils intègrent nécessairement les variables de conception. Le séchage est décrit par le modèle classique de la courbe caractéristique. Les modèles des autres unités sont écrits de manière parcimonieuse afin de diminuer les temps de calcul. Ils sont également qualifiés en terme de parcimonie, exactitude, précision et spécialisation. Une vision intéressante du milieu extérieur « météorologie » est proposée en exploitant les données correspondant à la zone de l’aéroport de Mexico. Des essais de séchage de planches de pin maritime par léchage ont permis de modéliser la cinétique de séchage. Le modèle global du séchoir est obtenu par concaténation des modèles des différentes unités en intégrant des composants d’interaction (ventilateur et trappes) et via les variables de pilotage. Les résultats obtenus sont analysés en terme de temps de séchage, de qualité du bois et de temps de retour des investissements. Ils aboutissent à la définition de tables de conduite permettant la gestion de la qualité du bois. Le séchoir conçu lors de ces travaux est innovant, rentable et utilisable dans le domaine de séchage du bois au Mexique.

Based on a detailed study of existing solar kiln dryers, an innovative solar dryer concept including a thermal storage has been defined through an analysis considering the laws of evolution of a technical system. Due to the specificity of the design and the use of control variables to schedule the dry process, a sequential modelling of the different units of the system and their surrounding environments is required. The resulting models comprise necessarily the design variables. The drying is modelled using the classical drying characteristic curve approach. For the other units, a parsimonious modelling is used to reduce computation time. These models are also qualified considering parsimony, accuracy, precision and specialization. A model for the surrounding environment corresponding to weather conditions is proposed using meteorological data from Mexico airport area. The dry process kinetic has been modelled using results of convective drying experiments on maritime pine boards. The global model of the solar dryer is obtained by gathering the units models and those of interaction components (fan and vents) and using control variables. Results are analysed considering drying time, wood quality and return on investment time. They lead to the definition of dry scheduling allowing management of wood quality. The resulting solar kiln dryer is innovative and cost effective, and is usable in the wood drying industry in Mexico.