Étude de comparaison des performances d’un concentrateur solaire avec l’utilisation de deux fluides caloporteurs

Abstract

Ce mémoire est consacré au développement d'une simulation numérique de l'écoulement des fluides et du transfert de chaleur conjugué dans un système solaire thermique à capteurs cylindro-paraboliques (CCP). L'objectif principal est de comparer les performances d’un concentrateur solaire avec l’utilisation de deux fluides caloporteurs en une journée. Le logiciel PVSYST est utilisé pour fournir les valeurs numériques temporaires du flux de chaleur solaire dans la ville de Laghouat (ALGÉRIE) durant la journée du 21 juin 2022. Le code SolTrace, basé sur la méthode de Monte Carlo pour le traçage des rayons, est utilisé pour déterminer la distribution du flux de chaleur sur le tube absorbeur. Les équations de transfert de chaleur conjuguée et l’écoulement de fluide dans le tube absorbeur sont résolus à l'aide du logiciel ANSYS-CFX. Une comparaison entre deux cas avec deux fluides caloporteurs, l'eau et l'huile ( Therminol VP-1), sont analysée. Les résultats obtenus pour le premier fluide caloporteur (eau) montrent que la température maximale à la sortie du tube absorbeur est de 57°C et l'efficacité du système est d’environ 30% pour un débit de 0.002kg/s. Pour le deuxième fluide caloporteur (Therminol VP- 1), la température maximale obtenue est de 71 °C et l’efficacité du système est d’environ 15% pour le même débit. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence l’effet de divers paramètres sur les performances du concentrateur, notamment l’irradiation solaire, le débit, le matériau de l’absorbeur, les saisons et la nature du fluide caloporteur. L’étude de l’effet des paramètres a permis d’aboutir aux résultats suivants : la température du fluide à la sortie du tube absorbeur est proportionnelle à l'ensoleillement direct et inversement proportionnel au débit du fluide dans le tube. En termes d’efficacité thermique ,Pour des applications à moyennes températures, l’eau est plus convenable dans l’utilisation comme fluide caloporteur et l’huile convient mieux pour des applications à hautes températures.