Conception d’un échangeur de chaleur pour un système de refroidissement basé sur le stockage saisonnier de neige

Résumé

Dans un poulailler, en été, la quantité d’énergie libérée par les oiseaux à la fin de leur croissance devient très importante et des taux de ventilation énormes sont nécessaires pour tenter de maintenir des températures supportables à l’intérieur. Alors, avec une chaleur latente de fusion de 334 kJ/kg, des tonnes de neige stockée dans un réservoir tout au long de l’hiver pourraient être utilisées pour abaisser la température intérieure et ramener les taux de ventilation à un niveau inférieur, permettant ainsi une économie d’électricité et un gain de confort pour les animaux et les travailleurs. L’étude est concentrée sur le dimensionnement d’un échangeur eau-air. Le but de ce travail est de réaliser un code numérique qui sert à dimensionner cet échangeur de chaleur sous des conditions variables pour refroidir un poulailler situé au Québec. Une étude bibliographique des différents échangeurs a permis de choisir la géométrie adéquate permettant le maximum d’échange. L’échangeur tube à ailette (Eau-Air) à courant-croisé a été choisi. La conception de l'échangeur repose sur la méthode de nombre d’unité de transfert. À l’aide d’un code MATLAB, une étude paramétrique a été menée pour évaluer l’effet de certains paramètres sur la configuration optimale. Ces paramètres sont : le débit d'air; le débit d'eau; le nombre des ailettes; la conductivité thermique de tubes et des ailettes et l'encrassement. Le volume de l’échangeur est limité à 3.5m × 0.2m × 1.5m avec une capacité maximale de 25 kW. L’eau passe à l’intérieur d’une vingtaines tubes avec une vitesse de circulation d’autour 1.5m/s. L’air circule à travers les 110 ailettes avec un débit volumique de 0.85 m3/s. Avec une quantité d’eau condensée est autour 38 litres d’eau à l’heure. L’étude réalisée avec cet échangeur eau-air répond à un besoin critique au processus de refroidissement et déshumidification en milieu nordique où la gestion de la température et de l’humidité est primordiale.

Date	16 déc. 2020
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Daniel Rousse (Directeur(-trice))