Etude du séchage

Simulation Numérique du Séchage de Milieux Poreux

 

Le CES a développé un logiciel de simulation du séchage "DRYC". Ce logiciel a été développé dans le cadre de partenariats industriels. DRYC permet de simuler les phénomènes physiques se produisant au sein d’un milieu poreux lors d’une opération de séchage.

Le milieu poreux peut être considéré opaque ou semi-transparent. Le formalisme adopté repose sur l’écriture des lois de conservation de la masse, de l’énergie et de la quantité de mouvement en géométrie 1D. Les trois variables du modèle sont la teneur en eau, la température et la pression de la phase gazeuse. La résolution numérique est du type volume fini avec ajustement du pas de temps au cours du calcul afin de traiter le cas fréquent de forts couplages entre les trois variables considérées.

La construction du logiciel est modulaire et les résultats d’un calcul peuvent servir de données d’entrée à un autre calcul d’où la possibilité de prendre en compte des conditions aux limites variables dans le temps. Cette souplesse d’utilisation en fait un outil d’aide à la conception et au dimensionnement d’une installation de séchage en permettant notamment de simuler l’ensemble d’un procédé et d’identifier les paramètres clés du système.

 

DRYC est programmé en C sous environnement LabWindows CVI avec une interface dédiée à la représentation graphique des résultats. Les conditions initiales et aux limites ainsi que les propriétés du milieu poreux à sécher sont introduites sous forme de fichiers de données ASCII. Les propriétés locales sont stockées pour un autre calcul ou une exploitation annexe, par exemple sous Excel.

 

Applications récentes

Une première version du logiciel a été développée pour traiter le séchage de papier couché soumis à de fortes densités de puissances. Les propriétés de la couche et du papier ont été prises en compte par discrétisation spatiale. Trois types de zones relatives au défilement du papier sous une voûte industrielle ont été caractérisés, le parcours libre, les radiants infrarouges (densité de puissance radiative de 150 KW/m² ) et les airfoils (densité de puissance convective de 30 KW/m² ). Les calculs menés ont notamment permis d’optimiser les paramètres densité de puissance/vitesse de défilement avec l’objectif de favoriser la déshumidification en surface tout en évitant l’apparition du premier point de gel de la couche lors du passage sous les radiants.

Exemple de résultats obtenus - Profil d’humidité dans du papier couché
sous radiants infrarouges
Applications potentielles
  • Simulation du séchage de type convectif et/ou radiatif à air et/ou vapeur surchauffée
  • Obtention des courbes de séchage pour des sécheurs type continu ou discontinus
  • Mise au point de la régulation temps-température du fluide séchant afin d’obtenir un débit de vapeur spécifié
  • Enchaînements des calculs permettant de prendre en compte l’ensemble d’un procédé ou des séchoirs différents
  •  Etudes de sensibilité pour identifier les paramètres clés du système
Etude du séchage - MINES ParisTech
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