In order to store grain safely, it has to be dried; however, this process consumes large amounts of energy. Traditionally, grain is dried in small amounts using natural air, but now a days, agro industry requires to dry large amounts of grain in a short time. Burning the fossil fuels is the main energy source for drying grains, resulting in a polluting and expensive process. The use of alternative energy sources, biomass or sun, is not commonly used because they are neither reliable nor cheap. Heat pumps and microwaves are other ways to reduce the energy consumption in the drying process; however, the initial investment is higher. Moreover, they use electricity which is several times more expensive than thermal energy from fossil fuels depending on the location and the mode of energy conversion to electricity.The energy consumed for drying grains is mainly used in three process steps: warming up of the grain, evaporating water, and heating the humid air. In order to make the drying process really efficient, it is necessary to recover the energy from these three steps, or to extract the water in liquid form from the kernel. However, developing these alternatives has taken several decades. Meanwhile, it is important to improve the performance of the present dryers. In the present study, a predictive mathematical model, based on the process thermodynamics, was developed to simulate the drying kinetics of grains. The model describes how the grain and air conditions change during the drying process. It allowed to measure the impacts of process parameters such as: ambient air temperature and humidity, initial grain moisture, bed depth, and drying air flow and temperature on the performance of the drying process. The model permitted to develop control strategies to increase process performance, to reduce drying time and minimize energy consumption. / Afin d'assurer leur conservation, les grains fraîchement récoltés doivent être séchés avant l'entreposage. Autrefois, les grains étaient séchés en petites quantités en faisant circuler de l'air ambiant. De nos jours, les entreprises agricoles doivent sécher des quantités phénoménales de grains dans de très cours laps de temps et ce processus consomme de grandes quantités d'énergie. Dans les pays industrialisés, les combustibles fossiles sont la principale source d'énergie pour le séchage des grains. Malheureusement, c'est un processus polluant et coûteux. L'utilisation de sources d'énergie alternatives comme les biomasses ou l'énergie solaire ne sont que rarement utilisés parce qu'ils ne sont pas assez fiables ou plus coûteux. Des travaux de recherche ont démontré qu'il était possible de sécher les grains à l'aide de pompes à chaleur ou avec des micro-ondes. Toutefois, leur utilisation à l'échelle commerciale n'est pas présentement économique. De plus, ces technologies demandent de grandes quantités d'énergie électrique qui est plus souvent qu'autrement issue de l'énergie thermique produite à partir de combustibles fossiles.L'énergie utilisée pour le séchage des grains permet de les réchauffer et d'en extraire l'humidité sous forme de vapeur. L'énergie s'échappe du séchoir sous forme d'air chaud et humide. Il est possible d'accroître l'efficacité des séchoirs à grain en récupérant une partie de cette énergie et en développant des modèles mathématiques permettant de mieux comprendre et de mieux contrôler le processus de séchage.Dans la présente étude, un modèle mathématique pour simuler la cinétique de séchage de grains a été élaboré et validé. Le modèle prend en charge la température et la teneur en eau de l'air ambiant, la nature et le débit du grain, le taux initial d'humidité du grain, la profondeur de la couche, la température et le débit d'air de chauffage, et la source d'énergie. Le modèle a permis d'évaluer les effets des paramètres du procédé sur la cinétique de séchage des grains et sur la consommation d'énergie. Les résultats obtenus ont permis de développer de nouvelles stratégies de contrôle afin d'améliorer la performance du procédé, de réduire les temps de séchage et de minimiser la consommation d'énergie.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.110711 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Díaz Martinez, Jorge |
| Contributors | G S Vijaya Raghavan (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Bioresource Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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