Caractérisation aéraulique et thermique au sein d'un empilement de produits dégageant de la chaleur : application au cas des palettes de fromage
Auteurs : PHAM A. T.
Type de monographie : Thèse de doctorat
Résumé
Le fromage, comme tout produit frais, doit être conservé à basse température tout au long de la chaîne du froid. Une particularité des fromages à pâte molle (camembert, par exemple) est qu’ils dégagent un flux de chaleur important à cause de la respiration des microorganismes qui y sont présent. D’un point de vue thermique, suffisamment d’air froid doit entrer dans une palette de fromage pour évacuer la chaleur dégagée afin de maintenir une température stable dans le système. D’un point de vue aéraulique, l’échauffement du produit induit de la convection naturelle à l’intérieur de la palette. Plusieurs modes de convection sont donc présents : la convection forcée imposée par les ventilateurs de la chambre froide autour de la palette et la convection mixte, combinaison de convections forcée et naturelle, à l’intérieur de la palette. Ceci augmente par conséquent la complexité de l’écoulement d’air. Le régime de convection mixte apparait surtout à faible vitesse de ventilation ce qui est souvent le cas lors du stockage en chambre froide. De plus, le système est influencé par un grand nombre de paramètres : l’orientation de la palette, l’ajourage des cartons, la vitesse de soufflage, la puissance de chauffage…L’objectif de la thèse est d'apporter de nouvelles connaissances sur les écoulements d'air et les transferts thermiques au sein d'empilements de produits dégageant de la chaleur et faiblement ventilés. Ces connaissances visent également à répondre à des problématiques industrielles. Les acquis du projet doivent contribuer à améliorer la conception aéraulique des emballages et des modes de palettisation du fromage, qui à ce jour est réalisée de manière empirique. Il convient également de noter que la problématique scientifique abordée dans ce projet (interactions aérodynamiques et thermiques entre convection forcée et naturelle autour et au sein d'empilements d’objets) présente des applications dans d’autres domaines tels que le refroidissement des circuits électroniques.La thèse se compose de deux parties principales : Une étude expérimentale et une étape de modélisation. Dans l’approche expérimentale, une maquette de palette à l’échelle 1 a été conçue dans laquelle les produits ont été remplacés par des blocs de plâtre munis de résistances chauffantes afin de simuler le flux de chaleur dégagé par le produit. Les expérimentations ont été réalisées dans une cellule à température et vitesse d’air maitrisées pour deux vitesses amont : 0.31 et 0.73 m.s-1, trois puissances de chauffage : 0.05 W, 0.15 W et 0.30 W par produit (0.25kg) et deux orientations de la palette. L’utilisation d’un vélocimètre laser par effet Doppler (LDV) et d’un anémomètre à fil chaud ont permis de caractériser les écoulements (profils de vitesses, débit d’air dans les orifices) selon la vitesse amont et la puissance de chauffage. L’implantation de 200 thermocouples répartis dans l’ensemble du montage expérimental a par ailleurs permis d’obtenir les profils de température de l’air et des produits au sein de la palette selon ces mêmes paramètres.La partie modélisation a été réalisée selon deux approches: une simulation détaillée par mécanique des fluides numériques (CFD) avec un maillage de plusieurs millions de cellules et un modèle zonal (une vingtaine de zones) assimilant le système à un réseau hydraulique. Les deux modèles ont été validés grâce aux données expérimentales. L’approche CFD a permis d’obtenir des informations non accessibles à partir des mesures expérimentales ce qui a facilité la compréhension des phénomènes. L’approche zonale, de par sa simplicité d’utilisation et son faible temps de calcul est quant à elle plus adaptée pour une utilisation industrielle.
Documents disponibles
Format PDF
Pages : 217 p.
Disponible
Gratuit
Détails
- Titre original : Caractérisation aéraulique et thermique au sein d'un empilement de produits dégageant de la chaleur : application au cas des palettes de fromage
- Identifiant de la fiche : 30032283
- Langues : Français
- Sujet : Technologie
- Édition : AgroParisTech - Antony - France
- Mention d'édition : Institut agronomique, vétérinaire et forestier de France
- Date d'édition : 09/04/2019
Liens
- Liens externes :
Indexation
-
Thèmes :
Lait et produits laitiers;
Chaîne du froid, interfaces;
Entreposage frigorifique : généralités;
Transfert de chaleur - Mots-clés : Fromage; Palette; Experimentation; Modélisation; CFD; Chaîne du froid; Écoulement d'air; Transfert de chaleur; Convection naturelle; Convection forcée; Entreposage frigorifique
-
CFD study of airflow and temperature heterogene...
- Auteurs : AGUENIHANAI D., DURET S., MOUREH J.
- Date : 21/08/2023
- Langues : Anglais
- Source : Proceedings of the 26th IIR International Congress of Refrigeration: Paris , France, August 21-25, 2023.
- Formats : PDF
Voir la fiche
-
CFD modelling of a pallet of heat-generating pr...
- Auteurs : PHAM A. T., MOUREH J., BELAIDI M., FLICK D.
- Date : 08/2021
- Langues : Anglais
- Source : International Journal of Refrigeration - Revue Internationale du Froid - vol. 128
- Formats : PDF
Voir la fiche
-
Experimental characterization of airflow within...
- Auteurs : PHAM A. T., MOUREH J., FLICK D.
- Date : 10/2019
- Langues : Anglais
- Source : International Journal of Refrigeration - Revue Internationale du Froid - vol. 106
- Formats : PDF
Voir la fiche
-
Assessment of energy efficiency measures in foo...
- Auteurs : MARCHI B., BETTONI L., ZANONI S.
- Date : 10/2023
- Langues : Anglais
- Source : Energies - vol. 16 - n. 19
- Formats : PDF
Voir la fiche
-
Experimental characterization of heat transfer ...
- Auteurs : PHAM A. T., MOUREH J., FLICK D.
- Date : 06/04/2018
- Langues : Anglais
- Source : 5th IIR International Conference on Sustainability and the Cold Chain. Proceedings: Beijing, Chine, 6-8 avril 2018
- Formats : PDF
Voir la fiche