Cours énergétique, tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.

Comportement énergétique du polyéthylène sous exposition solaire 

Distillateur solaire :

Nous présenterons deux études sur le même distillateur solaire. Dans la première, nous utiliserons un film polymère noir en PE comme absorbeur de chaleur et, dans la deuxième étude, nous mettons un bac en fer galvanisé peint en noir et recouvert d’un un film polymère noir en PE comme absorbeur de chaleur. Nous présenterons les résultats expérimentaux dans les deux cas.

Distillateur avec film PE seul :

Nous représentons uniquement les courbes d’évolution des températures de l’eau saumâtre et de la vitre en fonction du temps respectivement en trait noir pour la saumure et en trait rouge pour la vitre. Les données de quantité d’eau distillée produite présentent une certaine dispersion. Pour chaque nuage de points nous avons déterminé une courbe de tendance polynomiale d’ordre 4. Nous résumons notre interprétation sous forme d’observation des tendances du système que nous avons pu constater lors des différentes journées de tests [1].
Figure 1 : courbes d’évolution de la quantité d’eau distillée en fonction du temps pour Différentes journées
• Journée du 15 mai 2011 : Au début la température de la vitre est nettement au-dessus de celle de l’eau saumâtre, cela est dû au faite que la solution nouvellement préparée est au début presqu’à la température nocturne de la salle et la vitre à la température du milieu ambiant extérieure. Le phénomène ne s’inverse qu’après environ 02 heures de marche. Cette évolution marginalise la production du système qui ne reste nulle après une mise en marche d’environ 05 heures. L’évolution de température entre la vitre et l’eau saumâtre illustre le phénomène par la faible différence entre les deux courbes. On ne constate une production qu’au environ de 14h30min où la différence de température atteint 10°C.
h = 5cm ; C = 7,85g/l ; Isolant : boîtier peint avec une peinture blanche. température (degré celsius)
Figure 2 : Courbes d’évolution des températures de l’eau saumâtre et de la vitre en fonction du temps.
• Journée 16 mai 2011 : La différence de température est presque nulle au début. La solution n’ayant pas été renouvelée conserve une légère hausse de température par rapport à celle de la salle ; car le dispositif étant isolé perd très lentement la chaleur emmagasinée pendant la journée. Pour cette journée la température de l’eau saumâtre reste sensiblement inférieure à celle de l’eau saumâtre de la journée du 15 mai 2011, mais par ailleurs la différence de température entre l’eau saumâtre et la vitre est nettement élevée et conduisant à une production plus grande. La différence de température nettement élevée s’explique par l’état de vent fort pour cette journée qui contribue à la chute de température de la vitre, donc on peut dire que le vent influe positivement sur la production du système. h = 4,114 cm ; C = 10g/l ; Isolant : boîtier peint avec une peinture blanche.
Figure 3 : Evolution des températures de l’eau saumâtre et de la vitre en fonction du temps.
• Journée du 17 mai 2011 : Les conditions météorologiques (ciel clair et vent fort) sont similaires à celles du 16 mai 2011. On remarque que les écarts de températures pour les deux journées suivent la même évolution. La légère hausse de production est due à la température initiale de l’eau saumâtre qui est un peu élevée permettant ainsi au système d’atteindre le régime de fonctionnement relativement plus vite.
h = 4.114 cm ; C = 10g/l ; Isolant : boîtier peint avec une peinture blanche.
Figure 4 : Evolution des températures de l’eau saumâtre et de la vitre en fonction du temps
• Journée du 18 mai 2011 : La hauteur de l’eau saumâtre est égale à 1 cm. Les conditions météorologiques sont comparables à celles des journées précédentes. Dans ces conditions, on constate que les températures augmentent très vites atteignant des valeurs très élevées et de même les écarts de températures entre l’eau saumâtre et la vitre sont appréciables, mais on constate aussi une décroissance très rapide des températures du système avec une diminution de l’écart. Ceci montre que la diminution de l’épaisseur de la nappe d’eau saumâtre à une influence favorable sur la production du système, mais pendant une période de fonctionnement trop pointue. Par ailleurs la courbe de la quantité d’eau produite présente des points trop dispersés. Cela parce que la faible épaisseur de la nappe d’eau saumâtre provoque des fluctuations au niveau des écarts de températures ressenties sur la quantité d’eau produite. h = 1cm ; C = 5g/l ; Isolant : boîtier peint avec une peinture blanche.
Figure 5 : Graphe de nuage de points et courbe de tendance polynomiale de la quantité d’eau en fonction du temps
h = 1cm ; C = 5g/l ; Isolant : boîtier peint avec une peinture blanche.
• Journée du 19 mai 2011 : Les observations de la journée du 23 mai 2011 sont valables pour ces courbes aussi. Le changement brutal des conditions climatiques confirme bien la sensibilité du système pour les faibles épaisseurs de nappe.
h = 1cm ; C = 5g/l ; Isolant : boîtier peint avec une peinture blanche.
Figure 7 : Graphe de nuage de points et courbe de tendance polynomiale de la quantité d’eau en fonction du temps
h = 1cm ; C = 5g/l ; Isolant : boîtier peint avec une peinture blanche.
Figure 8 : Evolution des températures de l’eau saumâtre et de la vitre en fonction du temps
• Journée du 28 mai 2011 : Avec une épaisseur égale à trois fois celle utilisée pour les journées du 18 et 19 mai 2011 et des conditions météorologiques plus mauvaises. Ayant modifié le paramètre isolation (boîtier peint avec peinture blanche+ feuille d’aluminium), on constate que les températures du système augmentent très vite dépassant celles atteintes pour l’épaisseur de 1cm pour atteindre le maximum suivi d’une diminution par contre très lente ; ceci montre l’importance de l’isolation pour un bon fonctionnement du système. Dans ce cas on constate une évolution bien polynomiale de la production du système. Cette évolution est expliquée par le faite, que suite à la bonne isolation du système les pertes de chaleur sont faibles et ayant une nappe d’eau saumâtre d’épaisseur relativement grande, la chaleur emportée par la vapeur d’eau évaporée est faible par rapport à la chaleur sensible emmagasinée par la nappe d’eau. On constate aussi une production nocturne, phénomène non observé avec l’épaisseur de 1cm. La production nocturne est due à la grande chaleur sensible emmagasinée par le système pendant la journée qui permet au système de fonctionner pendant un bon moment même après le coucher du soleil lorsqu’on a une bonne isolation.
h = 3cm ; C = 5g/l ; Isolant : boîtier peint avec une peinture blanche + feuille d’aluminium.
Figure 9 : Graphe de nuage de points et courbe de tendance polynomiale de la quantité d’eau en fonction du temps
h = 3cm ; C = 5g/l ; Isolant : boîtier peint avec une peinture blanche+ feuille d’aluminium.
Figure 10 : Evolution des températures de l’eau saumâtre et de la vitre en fonction du temps
• Journées du 29 et 30 mai 2011 : Les observations sont les mêmes que pour la journée du 28 mai 2011. La légère hausse de la production pour le 29 mai 2011 est due à l’amélioration des conditions météorologique (ciel clair et vent un peu fort). La baisse de production pour la journée du 30 mai 2011 est due à un état de ciel clair et un vent calme provoquant une légère augmentation de la température de la vitre.
h = 3cm ; C = 5g/l ; Isolant : boîtier peint avec une peinture blanche + feuille d’aluminium.
Figure 11 : Graphe de nuage de points et courbe de tendance polynomiale de la quantité d’eau en fonction du temps
h = 3cm ; C = 5g/l ; Isolant : boîtier peint avec une peinture blanche + feuille d’aluminium.