Réfrigérateur à pot Zeer / Design

Données du projet

Auteurs	Ayon Shahed
Emplacement	Burkina Faso
Statut	Déployé
Manifeste OKH	Télécharger

Le pot Zeer est un appareil de réfrigération inventé en Afrique qui fonctionne selon le principe du refroidissement par évaporation. Selon Science in Africa , chaque appareil peut stocker 12 kg de légumes, les gardant frais jusqu'à 20 jours tout en coûtant moins de 2 dollars à produire. ^[1] Cet article montrera comment construire un réfrigérateur pot-in-pot, discutera de divers aspects de la technologie et présentera les résultats d'une analyse paramétrique.

Aperçu de la technologie

Dans les climats rigoureux et secs, la conservation des aliments joue un rôle essentiel dans la maximisation du rendement économique et nutritionnel grâce à la rare opportunité d’une bonne récolte. La chaleur sèche réduit considérablement la durée de vie des produits et entraîne par conséquent un niveau élevé de gaspillage de récolte. ^[2]

La comparaison suivante des durées de conservation a été adaptée d'une étude de cas réalisée par Practical Action Organization et peut être directement consultée ici .

L’impact du réfrigérateur pot-in-pot se fait immédiatement sentir puisque la durée de conservation de la plupart des produits est prolongée de 5 à 10 fois. Cela signifie que les agriculteurs sont non seulement en mesure de vendre leurs produits au-delà des premiers jours suivant la récolte, mais qu'ils peuvent également consommer en toute sécurité les produits invendus en raison de leur durée de conservation prolongée.

Principe de fonctionnement

Lorsque l'évaporation se produit à partir d'une surface, il existe une énergie associée au changement de phase connue sous le nom de chaleur latente de vaporisation. Dans un système donné, lorsqu'une espèce gazeuse s'écoule sur la surface humide, une évaporation et une condensation se produisent continuellement pour maintenir des conditions stables.

Afin de maintenir l’évaporation, il doit y avoir un prélèvement d’énergie interne dans le liquide, ce qui entraînerait une réduction de température . Cet effet de refroidissement est connu sous le nom de refroidissement par évaporation et est plus efficace dans les climats secs en raison du manque d'humidité (humidité relative) dans l'air. ^[4]

Dans le cas du réfrigérateur Zeer, l'eau s'évapore du sable à travers la surface du pot extérieur en argile et de toute la surface supérieure du sable humide exposé au rayonnement solaire , éliminant ainsi l'énergie du système. La figure 1 est une représentation graphique du flux d'eau et d'énergie à l'intérieur d'un réfrigérateur Zeer.

Des informations supplémentaires sur les technologies de refroidissement par évaporation sont disponibles ici.

Comment fabriquer un réfrigérateur Pot-in-Pot

Le document Clay Based Technologies a été mis à disposition par Practical Action Organization. Dans le document, les pages 15 à 19 décrivent en détail comment fabriquer un réfrigérateur pot-in-pot. Le reste du document traite d'autres technologies à base d'argile qui pourraient être intéressantes. Les étapes de fabrication d'un réfrigérateur pot-in-pot sont décrites ci-dessous au cas où le lecteur ne parviendrait pas à ouvrir les fichiers PDF. ^[5] Des manuels alternatifs sont disponibles sur la base de l'expérience de Movement eV au Burkina Faso, ^[6] et dans le Guide des meilleures pratiques basé sur des études au Mali réalisées par le MIT D-Lab, le Centre mondial des légumes et Movement eV. ^[7]

1

Figure 2 : Une pierre est utilisée pour façonner l’intérieur du moule en forme de bol

Figure 3 : Dimensions du moule

Fabriquer les moules

• Faites un petit trou dans le sol et recouvrez-le d'un tapis. Utilisez une petite quantité de copeaux de bois sur le tapis pour éviter qu'il ne colle
• Mélanger et pétrir un mélange uniforme de boue, de fumier et d'eau pour former une boule.
• Appuyez à plusieurs reprises sur une pierre dans le mélange pour éventuellement former une forme de bol. Continuez ainsi, en ajoutant plus de matière si nécessaire, jusqu'à ce que le moule atteigne les dimensions indiquées dans la figure 2.
• Une fois le moule réalisé, il faut le laisser sécher au soleil pendant environ 30 minutes.

2

Figure 4 : À l'aide d'eau et d'une pierre, la surface du mélange est lissée

Figure 5 : Le moule est retourné et l'argile est pressée dessus

Fabriquer les pots en argile

• Faites un petit trou dans le sol et recouvrez-le d'un tapis. Utilisez une petite quantité de copeaux de bois sur le tapis pour éviter qu'il ne colle
• Pétrir l'argile pour obtenir un mélange semblable à une pâte
• Roulez l'argile à plat et placez-la sur un moule renversé.
• Étalez le mélange sur le moule en maintenant une épaisseur d'environ 10 mm.
• Utilisez une pierre plate et un peu d'eau pour lisser la surface
• Une fois la forme ronde formée, le moule peut être retiré.
• Les parois du pot peuvent être étendues à la hauteur souhaitée
• Ajoutez une couche très épaisse sur la jante (environ 20 mm)
• Ceci termine le premier pot
• Former le deuxième pot plus grand de la même manière, en utilisant le moule approprié.
• Prolongez la hauteur de ce pot selon vos besoins
• Formez le bord du plus grand pot, en utilisant une épaisseur d'environ 30 mm.
• La dernière partie de ce processus consiste à ajouter une décoration autour de l’extérieur du pot. Cela se fait en roulant le mélange en forme de longue saucisse et en le collant autour de l'extérieur du pot environ aux deux tiers de la hauteur. Le motif est réalisé en y enfonçant les doigts. Le grand pot est maintenant terminé.
• Les deux pots sont maintenant laissés sécher au soleil. Cela prend normalement entre deux et quatre jours selon la température ambiante et l'ensoleillement.

3

Figure 6 : Les pots sont brûlés sous un tas de pierres et de bouse de vache

Préparation des pots en argile

• Identifiez une zone dégagée et faites un cercle avec des rochers
• Couvrir le sol du cercle avec de la bouse de vache
• Placez autant de pots en argile que possible à l'intérieur du cercle
• Couvrez complètement les pots avec des bâtons de bois et davantage de bouse de vache
• Allumez le feu et laissez-le brûler pendant 24 heures
• Pour rendre ce processus plus efficace, il est préférable de brûler autant de pots que possible à la fois.

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Figure 7 : Réfrigérateur pot-in-pot assemblé

Assemblage et fonctionnement

• Le sable doit être placé au fond du grand pot en formant une couche d'environ 5 cm de profondeur.
• Placez le petit pot sur le sable et centrez-le dans le grand pot (les pots doivent maintenant être de niveau).
• Remplissez l'espace restant entre les pots avec du sable
• Si possible, placez l'appareil assemblé sur un support pour maximiser le flux d'air.
• Le petit pot doit être recouvert d'un couvercle (argile ou tissu) pour empêcher l'air chaud de pénétrer dans la chambre de stockage.
• Le réfrigérateur pot-in-pot fonctionne passivement tant que le sable reste humide
• Vérifiez le sable deux fois par jour et ajoutez de l'eau si nécessaire

Analyse de la technologie

Le succès du réfrigérateur pot-in-pot dépend fortement des conditions environnantes. En raison de la dépendance de l'appareil au refroidissement naturel par évaporation, il ne peut être considéré comme une technologie appropriée que pour les régions qui présentent une humidité relative suffisamment faible et un niveau de débit d'air suffisant. Afin de maximiser l’efficacité du dispositif de réfrigération pot-in-pot, le taux d’évaporation doit être augmenté. Pour étudier correctement la technologie, il est important de quantifier les effets de :

• Humidité relative
• Perméabilité
• Caractéristiques du débit
  • La vitesse d'écoulement
  • Flux laminaire ou turbulent
  • Considérations sur la couche limite
• Zone disponible pour l’évaporation

Il convient de noter que les valeurs présentées dans les sections suivantes indiquent l'effet de refroidissement maximal pour un ensemble de paramètres donné. Le refroidissement réel sera probablement inférieur en raison d’irrégularités dans les paramètres, tels que la vitesse du vent et l’humidité relative.

Humidité relative

L'humidité relative est une mesure de la teneur en eau qui peut être retenue dans l'air à une température spécifique. Un environnement avec une faible humidité relative par rapport à un environnement avec une humidité relative élevée évaporera l'humidité plus facilement et dans une plus grande mesure. Pour cette raison, le dispositif de réfrigération pot-in-pot n'est efficace que dans des environnements à faible humidité relative (Figure 8). Les régions du centre-nord du Mexique (comme Chihuahua) et de l'Afrique (comme le Soudan) sont les endroits les plus appropriés pour l'utilisation de cette technologie.

Dans certains cas, la technologie peut s’avérer adaptée à des périodes spécifiques de l’année où le taux d’humidité est faible. Pour un ensemble de conditions données, les informations concernant l’humidité peuvent être mesurées directement à partir d’un graphique psychrométrique. De plus, les centres météorologiques locaux enregistrent généralement les niveaux d’humidité.

Une humidité relative de 0,3 a été utilisée pour tous les calculs où cette valeur est maintenue constante. À cette humidité relative et à une vitesse de vent typique de 2,5 m/s, un effet de refroidissement de 4,46 kW est observé dans des conditions d'écoulement turbulent. La relation établie ci-dessus, dans laquelle l'appareil devrait fonctionner mieux dans des environnements à faible humidité, est clairement indiquée par ce graphique.

Perméabilité

Bien que l’évaporation se produise sans aucun doute à travers le pot extérieur en argile, la perméabilité de cette couche joue un rôle important dans la détermination de la vitesse réelle à laquelle l’eau s’évapore. La faïence est le type d’argile utilisé pour construire cet appareil. Ce type d'argile est relativement poreux et perméable par rapport à d'autres formes d'argile, comme la porcelaine et le grès. ^[8] En plus de pénétrer à travers le pot d'argile extérieur, l'eau doit voyager à travers le sable pour remplacer continuellement l'humidité qui a traversé l'argile et s'est évaporée. L'effet de refroidissement sera limité à la fois par ce taux de diffusion et par la perméabilité de l'argile.

Compte tenu de ces considérations, un facteur de correction de perméabilité de 0,3 est incorporé dans les calculs de performance (comme détaillé à l'annexe A ). De plus, un graphique a été produit (Figure 12) faisant varier uniquement ce facteur de correction afin de fournir un aperçu général de la façon dont ce nombre affecte les résultats présentés.

Il est reconnu que la validité du réglage de ce facteur de correction à 0,3 peut ne pas être représentative des limitations réelles créées par les mécanismes impliqués dans la diffusion de l'humidité et la perméabilité de l'argile à l'intérieur du dispositif. Cela fournit une plate-forme pour un futur projet visant à étudier ce sujet plus en détail, notamment en identifiant des méthodes permettant d'augmenter la perméabilité de l'argile.

Caractéristiques du débit

La vitesse d'écoulement

À mesure que l’eau s’évapore dans l’air ambiant, l’humidité relative locale augmente et réduit ainsi le risque d’évaporation supplémentaire. Un flux d’air est nécessaire pour remplacer cet air humide par de l’air sec. Ceci est assuré par les vents naturels de la région. Une vitesse d'écoulement élevée aura pour conséquence que la masse d'air entourant immédiatement l'appareil restera continuellement dans un état sec, et induira donc un taux d'évaporation plus élevé.

Une vitesse moyenne du vent de 2,5 m/s ou 5,6 mph a été sélectionnée sur la base d'un examen des données météorologiques pour les régions d'Afrique du Nord et centrale.

Flux laminaire ou turbulent

Dans un système donné, l'existence de turbulences au sein d'un écoulement de fluide augmente le niveau de mélange, de transfert de chaleur et de transfert de masse. Dans ce cas particulier, pour un réglage typique, l'écoulement peut être supposé turbulent. Si nous considérons le flux d'air sur une plaque plate (où le flux d'air est le vent et la plaque plate est le sol), la distance à laquelle l'écoulement passe de l'écoulement laminaire à l'écoulement turbulent peut être calculée. Cette transition se produit pour un nombre de Reynolds d'environ 5 xdix5{ displaystyle 10 ^ {5}}.

Le nombre de Reynolds est un paramètre sans dimension défini comme une mesure du rapport entre les forces d'inertie et les forces visqueuses et peut être calculé comme suit :

        R.e=ρVXµ{\displaystyle {Re}={\frac {{\rho }{V}{x}}{\mu }}}   ^[9]

Pour une température de l'air ambiant de 35 degrés Celsius et une vitesse du vent de 2,5 m/s, on constate que l'écoulement passe en turbulence à une distance d'environ 2,6 m.

C’est là que réside la justification de notre hypothèse turbulente. Si nous nous appuyons sur le vent naturel, il est très peu probable que le réfrigérateur pot-in-pot soit situé à moins de 2,6 m de l'endroit où le flux d'air interagit initialement avec la surface du sol. Pour être complet, un graphique a été réalisé pour mettre en évidence la façon dont les performances varient entre l'écoulement laminaire et l'écoulement turbulent (Figure 9).

Considérations sur la couche limite

En poursuivant l’analyse des plaques planes, l’existence d’une couche limite doit être reconnue. Au sein de cette couche limite, il existe un gradient de vitesse dans lequel la vitesse augmente à mesure que l'on s'éloigne du sol. La vitesse réelle du vent (vitesse du courant libre) n'existe qu'au-delà de cette couche limite. ^[10] En raison de ce gradient de vitesse, la hauteur de la couche limite devient un facteur important qui affecte les performances du réfrigérateur pot-in-pot. Cette hauteur peut être calculée comme suit :

        ∂jeunm=5µXρV{\displaystyle \partial _{lam}={5}{\sqrt {\frac {\mu x}{\rho V}}}}   ^[11]

        ∂ttoirb=0,37XR.eX−15{\displaystyle \partial _{turb}={0,37}{x}{Re_{x}}^{\frac {-1}{5}}}   ^[12]

La figure 8 fournit une représentation graphique de la façon dont cette valeur augmente dans le sens de l'écoulement. Il devient clair qu'en augmentant la hauteur du réfrigérateur pot-in-pot, l'appareil peut être exposé à une plus grande vitesse du vent. La vitesse du vent a un impact significatif sur les performances de l'appareil. L'observation des différents graphiques présentés dans cet article indique qu'il y a une augmentation de l'effet de refroidissement à mesure que la vitesse du vent augmente.

L'existence d'un gradient de vitesse au sein de la couche limite et les gains de performances attendus dus à des vitesses plus élevées suggèrent que le dispositif doit être placé le plus haut possible et sans obstruction du flux d'air. Ceci peut être accompli en utilisant une structure de cadre sur laquelle l'appareil repose. Si possible, le cadre lui-même doit être placé sur un terrain élevé ou au-dessus de structures solides existantes.

Zone disponible pour l’évaporation

La surface disponible pour que l’évaporation se produise sur/à travers peut être estimée pour le système pot-en-pot comme suit :

  Superficie totale = superficie de la partie sphérique du pot extérieur

                 + Surface de la partie cylindrique du pot extérieur

                 + Surface de sable exposé entre les pots

Par exemple, si l’on utilise les dimensions recommandées données par Practical Action Organization (Figure 11), la surface se révèle être :

        UNreuntotunje=124πÔR.¯2+2πÔR.¯(H¯−ÔR.¯)+π((ÔR.¯−TH¯)2−jeR.¯2)=0,773m2{\displaystyle {Area_{total}}={\frac {1}{2}}4\pi {\bar {OR}}^{2}+2\pi {\bar {OR}}\left({\ bar {H}}-{\bar {OR}}\right)+\pi \left(\left({\bar {OR}}-{\bar {TH}}\right)^{2}-{\ barre {IR}}^{2}\right)=0,773 m^{2}}

Cette valeur a été utilisée pour tous les calculs dans lesquels la surface est maintenue constante.

La figure 12 montre comment les performances de l'appareil varient en fonction de la zone. Un aperçu de la section détaillant Comment fabriquer un réfrigérateur Pot-in-Pot montrera que le rayon est la dimension la plus simple à varier au cours du processus. En tant que tel, le rayon du pot extérieur a été choisi pour faire varier la surface disponible pour l'évaporation.

Comme prévu, l’effet de refroidissement augmente sensiblement à mesure que la surface augmente. Pour la vitesse de vent choisie de 2,5 m/s, on obtient un effet de refroidissement de 4,46 kW, 6,58 kW et 8,85 kW pour des rayons de 0,25 m, 0,35 m et 0,45 m respectivement.

Cependant, une augmentation de la superficie implique la nécessité d'utiliser davantage d'argile et de matériaux de moulage pour chaque appareil, ce qui fera augmenter le prix moyen de 2 USD. De plus, l’appareil nécessitera plus de sable et plus d’eau pour fonctionner. L’option d’augmenter la surface disponible pour l’évaporation ne devrait être mise en œuvre qu’après avoir pris en compte ces facteurs. Cela pourrait s'avérer être une approche viable pour les familles souhaitant mettre en commun leurs ressources afin de créer un dispositif pot-en-pot plus grand et plus efficace. Dans ce cas, le pot intérieur doit également être agrandi pour augmenter la capacité des marchandises à stocker à l’intérieur de l’appareil.

Discussion

Interprétation des valeurs rapportées

Les valeurs de l'effet de refroidissement ont été indiquées en kilowatts (kW) et non sous forme d'énergie. L'énergie réelle retirée du système dépend de l'existence de ces conditions et de la durée pendant laquelle elles sont présentes.

De plus, l'énergie dérivée de ce nombre est une indication de l'énergie totale qui peut être extraite de l'ensemble du dispositif pot-in-pot. Cela inclut à la fois les pots en argile, le volume de sable, la teneur en eau du sable, l'air dans la chambre de stockage et le contenu de la chambre de stockage. Cette valeur ne doit donc pas être interprétée comme l’énergie extraite exclusivement de la chambre de stockage. Un modèle complexe de conduction et de diffusion de masse serait nécessaire pour fournir une analyse complète des mécanismes de transfert de chaleur au sein de la structure pot-in-pot, ce qui sort du cadre de cet article.

Convection

Le réfrigérateur pot-in-pot connaîtra les deux formes de convection. Lorsque l'air est au repos, l'appareil subit une convection naturelle et par la suite, lorsque l'air se déplace à une vitesse donnée, l'appareil subit les effets d'une convection forcée.

Dans les deux cas, il est probable que le processus de convection transférera de l'énergie au système en raison de la température ambiante élevée et de la température de surface plus froide du dispositif. Cette énergie transférée dans le système réduira l’effet de refroidissement global. Cependant, en comparaison avec l'énergie associée à un changement de réaction de phase (évaporation), les pertes/gains par convection sont relativement faibles.

Radiation

Le réfrigérateur à pot Zeer devrait fonctionner dans des conditions ouvertes avec une exposition directe au soleil pendant la journée. Cela transférera une quantité importante d'énergie au système, en fonction du niveau d'irradiation solaire, de la température de surface du pot extérieur et des propriétés matérielles de l'argile.

Approximation approximative du bilan énergétique net

Cette section tentera de quantifier la quantité d'énergie retirée de la chambre de stockage en appliquant un bilan énergétique incluant le refroidissement par évaporation et le rayonnement.

Les conditions suivantes décrivent le scénario de base utilisé tout au long de l'article :

        UNmbjeent Temperunttoire:Tunmb=308K{ displaystyle Ambiante Température : T_ {amb} = 308 K}

        R.ejeuntjeve Htoimjedjetoui:R.H=0,3{\ displaystyle Relative \ Humidité : {RH} = 0,3}

        Wjend Speed:W=2.5m/s{\ displaystyle Vent \ Vitesse : W = 2,5 m/s}

        P.ermeunbjejejetoui Correctjeon Functor:P.CF=0,3{\displaystyle Perméabilité\ Correction\ Facteur :{PCF}=0,3}

        StoirFunce UNreun For Evunporuntjeon:UN=0,733m/s{\displaystyle Surface\ Zone\ pour\ Évaporation : A = 0,733 m/s}

Pour inclure les effets des rayonnements, considérons uniquement les heures de clarté, supposées se situer entre 8h et 18h (10 heures).

L'effet de refroidissement maximal pour les paramètres énumérés ci-dessus était de 4,46 kW. Sur une période de 10 heures, le refroidissement global (en tenant compte des périodes de stagnation du débit, des irrégularités environnementales et des périodes de réduction de la teneur en humidité du sable) a été estimé égal à trois heures à cette valeur maximale pour les conditions prescrites. Cela nous donne une perte d'énergie effective du système de 13,4 kWh.

Le calcul suivant détermine l'énergie nette transférée au système par rayonnement pour le scénario décrit. Soit en plus :

        EFFectjeve Skoui Temperunttoire:Tskoui=263K{ displaystyle effectif ciel température : T_ {ciel} = 263 K}

        Devjece StoirFunce Temperunttoire:Ts=293K{\displaystyle Device\ Surface\ Température : T_{s}=293K}

        Sojeunr jerrundjeuntjeon:gs=1000W/m2{\displaystyle Solaire\ Irradiation : G_{s}=1000W/m^{2}}

        Devjece StoirFunce UNbsorptjevjetoui:αs=0,5{\displaystyle Device\ Surface\ Absorptivité :\alpha _{s}=0,5}

        Devjece StoirFunce Emjessjevjetoui:ϵ=0,8{\displaystyle Device\ Surface\ Émissivité :\epsilon =0,8}

Effectuer un bilan énergétique sur l'appareil (uniquement pour le rayonnement) :

        qrund″=αgS−ϵσ(Ts4−Tskoui4){\displaystyle q''_{rad}=\alpha G_{S}-\epsilon \sigma \left({T_{s}}^{4}-{T_{sky}}^{4}\right)}

        qrund″=(500−117)W/m2{\displaystyle q''_{rad}=\left({500}-{117}\right)W/m^{2}}

        qrund″ {\style d'affichage q''_{rad}\ }=383 W/m2{ displaystyle 383 W/m ^ {2}}

Nous pouvons approximer la surface exposée au transfert de chaleur radiatif égale à :

         (12×StoirFunce UNreun UNvunjejeunbjee For Evunporuntjeon)+Top StoirFunce UNreun oF Smunjeje P.ot{\displaystyle \left({\frac {1}{2}}\times Surface\ Area\ Available\ for\ Evaporation\right)+Top\ Surface\ Area\ of\ Small\ Pot}

         =(12×0,773)+0,11m2{\displaystyle =\left({\frac {1}{2}}\times {0.773}\right)+{0.11}m^{2}}

         =0,50 m2{ displaystyle = {0,50} m ^ {2}}

Sur une période d'exposition de 10 heures, l' énergie radiative nette totale transférée au système est de 1,92 kWh.

Par conséquent, l'énergie sortant de l'appareil sur une période de 10 heures est de (13,4 - 1,92) = 11,48 kWh.

Comme mentionné ci-dessus, cette valeur représente la perte d'énergie pour l'ensemble du dispositif pot-in-pot. En raison de la nature de la conduction, un gradient de température à l’intérieur du dispositif doit être présent pour créer un flux d’énergie sortant. Chaque couche du dispositif doit donc être refroidie : le pot extérieur ; volume de sable ; teneur en eau du sable ; pot intérieur; de l'air à l'intérieur de la chambre de stockage ; et le contenu de la chambre de stockage. Compte tenu de cela, il est raisonnable d’estimer que seulement 5 % du flux total d’énergie sortante impacte directement la chambre de stockage.

Par conséquent, le refroidissement réel à l’intérieur de la chambre de stockage pour les conditions prescrites s’avère être d’environ 0,57 kWh.

Limites de l'appareil

Au-delà des limites des conditions climatiques requises pour le succès du réfrigérateur pot-in-pot, il existe également un besoin en eau continue. Dans de nombreuses régions, l’eau peut être prioritaire à d’autres fins, ce qui rend difficile l’adoption de cette technologie par les communautés. L'appareil n'a pas non plus de joint approprié pour la chambre de stockage, ce qui réduit son efficacité globale puisque l'air ambiant chaud peut s'infiltrer dans cette chambre et augmenter la température de la zone réfrigérée. (cependant, l'air chaud augmentera et l'air refroidi sera plus lourd et baissera, donc la température sera toujours la plus froide en bas)

Conclusion

Une analyse paramétrique concernant les performances d'un appareil de réfrigération pot-in-pot Zeer a été réalisée. Comme prévu, l’appareil ne fonctionne bien que dans les climats à faible humidité relative. La vitesse du vent et la surface disponible pour l'évaporation sont deux principaux facteurs qui peuvent être pris en compte pour améliorer les performances du réfrigérateur pot-in-pot.

Il a été démontré qu’en augmentant le rayon du pot extérieur de 0,25 m à 0,45 m, l’effet de refroidissement total double presque. L'adaptation de ce système est toutefois limitée par l'augmentation des coûts associée à l'utilisation d'un plus grand nombre de matériaux. Il est suggéré que la stratégie visant à fabriquer des réfrigérateurs pot-in-pot plus grands ne soit utilisée que si les membres de la communauté sont disposés et capables de mettre en commun leurs ressources pour partager un appareil aux performances supérieures.

Il n’est pas réaliste de supposer que l’électricité est disponible pour garantir une source constante et adéquate de flux d’air. L'appareil dépend uniquement des vents naturels. Pour maximiser le flux d'air, il est recommandé que le réfrigérateur Zeer soit placé aussi haut que possible au-dessus du sol. Ceci peut être accompli en construisant un cadre simple pour soutenir l'appareil et en le plaçant sur un terrain élevé ou au sommet de bâtiments.

Il reste un potentiel d’analyse future de cet appareil. Le développement d'un modèle de conduction détaillé pour analyser les mécanismes de transfert de chaleur et de diffusion de masse au sein des différentes couches aiderait à identifier les facteurs limitant les performances et la manière de les résoudre. De plus, par expérimentation, une étude pourrait être réalisée pour remplacer le facteur de correction de perméabilité utilisé dans cette analyse par des taux de diffusion réels de l'humidité à travers l'argile.

Les références

Annexe A : Méthodologie de calcul

Toutes les équations ont été résolues à l’aide du progiciel EES (Engineering Equation Solver). Les équations utilisées sont décrites ci-dessous.

Donné,

Rayon_externe_Clay_Pot_(ÔR.¯){\displaystyle \left({\bar {OR}}\right)}= 0,25 m

Inner_Clay_Pot_Radius(jeR.¯){\displaystyle \left({\bar {IR}}\right)}= 0,185 m

Épaisseur(TH¯){\displaystyle \left({\bar {TH}}\right)}= 0,015 m

Hauteur(H){ displaystyle gauche ({H} droite)}= 0,45 m

Température ambiante(T){ displaystyle gauche ({T} droite)}= 308 Ko

Pression ambiante(P.){ displaystyle gauche ({P} droite)}= 101,3kPa

Vitesse du vent(W){ displaystyle gauche ({W} droite)}= 2,5 m/s

Humidité relative(X){ displaystyle gauche ({x} droite)}= 0,3

Facteur de correction de perméabilité(P.CF){\displaystyle \left({PCF}\right)}= 0,3

Propriétés des fluides,

Densité de l'air(ρunjer){ displaystyle left ({ rho _ {air}} right)}acquis en fonction de T et P

Viscosité de l'air(µunjer){\displaystyle \left({\mu _{air}}\right)}acquis en fonction de T

Densité de l'eau(ρwunter){ displaystyle left ({ rho _ {eau}} right)}acquis en fonction de T et P

Densité de vapeur d'eau(ρvunp){ displaystyle left ({ rho _ {vap}} right)}acquis en fonction de T, P et RH

Chaleur latente de vaporisation de l'eau(hFg){ displaystyle left ({h_ {fg}} right)}= 2270 kJ/kg

Coefficient de diffusion de l'eau dans l'air (D) =

−2.775×dix−6+4.479×dix−8T+1.656×dix−dixT2{\displaystyle -2,775\times 10^{-6}+4,479\times 10^{-8}{T}+1,656\times 10^{-10}{T}^{2}}   m2/s{ displaystyle m ^ {2} / s}                 (Ajustement de courbe par Boltz et Tuve 1976)

Manipulations,

Zone:UN=124πÔR.¯2+2πÔR.¯(H¯−ÔR.¯)+π((ÔR.¯−TH¯)2−jeR.¯2){\displaystyle A={\frac {1}{2}}4\pi {\bar {OR}}^{2}+2\pi {\bar {OR}}\left({\bar {H}} -{\bar {OR}}\right)+\pi \left(\left({\bar {OR}}-{\bar {TH}}\right)^{2}-{\bar {IR}} ^{2}\droite)}   m2{ displaystyle m ^ {2}}

Le numéro de Reynold:R.e¯=ρunjerWLchunr¯µunjer{\displaystyle {\bar {Re}}={\frac {\rho _{air}W{\bar {Lchar}}}{\mu _{air}}}}

où,Lchunr¯=2((ÔR.¯−TH¯)−R.je¯)+2πÔR.¯{\displaystyle {\bar {Lchar}}=2\left(\left({\bar {OR}}-{\bar {TH}}\right)-{\bar {RI}}\right)+2\ pi {\bar {OU}}}   m{ displaystyle m}

(Lchar pour le sable exposé + Lchar pour le pot extérieur en argile)

(Longueur du sable exposé le long du diamètre de l'appareil + Circonférence maximale de l'appareil)

Numéro_Schimdt :Sc=µunjerρunjerD{\displaystyle {Sc}={\frac {\mu _{air}}{\rho _{air}D}}}

Avg_Sherwood_Number (Laminaire) :Shjeunm¯=0,664R.e¯0,5Sc0,3{\displaystyle {\bar {Sh_{lam}}}=0,664{\bar {Re}}^{0,5}{Sc}^{0,3}}

Avg_Sherwood_Number (Turbulent) :Shttoirb¯=0,037R.e¯0,8Sc0,3{\displaystyle {\bar {Sh_{turb}}}=0,037{\bar {Re}}^{0,8}{Sc}^{0,3}}

Coeff_MassTransfer :hm=Sh¯DLchunr¯{\displaystyle {h_{m}}={\frac {{\bar {Sh}}{D}}{\bar {Lchar}}}}   m/s{ displaystyle m / s}                          (En utilisant l'analogie du transfert de chaleur et de masse)

Taux_Evap :Evunprunte=P.CF(UNhmρvunp(1−X)){\displaystyle {Evap_{rate}}={PCF}\left({A}{h_{m}}{\rho _{vap}}\left(1-x\right)\right)}   kg/s{ displaystyle kg / s}

Evap_Refroidissement :Evunpcooje=(EvunpruntehFg){\displaystyle {Evap_{cool}}=\left({Evap_{rate}}{h_{f}g}\right)}   kW{ displaystyle kW}

Données de page

Partie de	Mécan425
Mots clés	ingénierie , chauffage et refroidissement , développement international , technologie appropriée , réfrigération
Auteurs	Ayon Shahed
Licence	CC-BY-SA-3.0
Organisations	Université Queen's
Langue	anglais (fr)
Traductions	hébreu , indonésien , espagnol
En rapport	3 sous-pages , 3 pages lien ici
Alias	Réfrigération de pot Zeer (design) , Réfrigération de pot Zeer/Design
Impact	16 282 pages vues
Créé	3 avril 2010 par Ayon Shahed
Modifié	28 mai 2024 par Kathy Nativi
Citer comme	Ayon Shahed (2010-2024). "Réfrigérateur Zeer Pot/Design" . Appropédie . Récupéré le 9 juin 2024 .
Requêtes API	basique , sémantique , html , fichiers , plus