Modélisation mathématique et simulation numérique des fours améliorés au Cameroun

Abstract

Dans les pays en voie de développement notamment au Cameroun, le bois en tant que combustible est consommé de façon abusive à cause des foyers inadéquats utilisés. Avec la croissance démographique et l’accès limité pour la population à d’autres ressources énergétiques par rapport au bois, ce phénomène ne fera que s’accentuer causant ainsi un impact négatif sur notre environnement et l’épanouissement de nos générations futures. Afin de préserver cet environnement, nous proposons dans cette étude de faire une optimisation du rendement énergétique d’un four amélioré par la modélisation mathématique et la simulation numérique. La méthode utilisée lors de la modélisation est la méthode d’approche de réseau thermique qui nous a permis d’obtenir un système de huit (8) équations différentielles avec lequel nous avons effectué une simulation dans le logiciel Matlab pour obtenir les courbes de température et du rendement énergétique du four étudié. Après l’obtention des résultats, nous remarquons que les courbes de température sont en accord avec les réalités physiques et le rendement énergétique obtenu est de 22,7%. Cette valeur est beaucoup plus grande que celle du four traditionnel estimée entre 8% et 15 % ce qui favorise la réduction de la consommation du combustible utilisé pour la cuisson et différente de celle de la littérature à cause de la différence des paramètres utilisés. Afin d’optimiser ce rendement, une étude a été faite pour différents isolants de même épaisseur à savoir la terre cuite, la sciure de bois et le copeau de bois en remplaçant l’isolant du four. Le résultat obtenu nous a donné un rendement énergétique maximal de 23,5 % avec comme isolant le copeau de bois. Par ces résultats, nous pouvons dire qu’il est important de choisir un four dont l’isolant possède une très faible valeur de conductivité thermique car il possèdera un bon rendement énergétique. Dans la même lancée, nous avons fait une étude sur l’influence de l’épaisseur de l’isolant sur le rendement et en augmentant la valeur de l’épaisseur de l’isolant de 0,01m, nous avons obtenu un rendement de 23 %. En effet, lorsque l’épaisseur d’un isolant croît, cela augmente la valeur du rendement énergétique du four.