Sommaire: Etude du transfert thermique dans la lame d’air d’un capteur solaire
Chapitre 1 : Généralités et revue bibliographique
1.1 Introduction
I.2 Description des capteurs solaires plans
1.2.1 L’absorbeur
1.2.2 La couverture transparente
1.3 Transfert thermique dans les capteurs solaires
1.3.1 Pertes thermiques vers l’avant du capteur
1.3.1.1 Pertes entre la vitre et l’extérieur
a) Pertes convectives
b) Pertes radiatives
1.3.1.2 Pertes entre l’absorbeur et la vitre
a) Pertes convectives
-Mécanisme de transfert
-Calcul du transfert convectif
b) Pertes radiatives
1.3.2 Pertes thermiques vers l’arrière du capteur
1.3.3 Bilan thermique d’un capteur solaire
1.4 Revue bibliographique
Chapitre 2 : Approche Numérique
2.1 Introduction
2.2 Formulation mathématique
2.2.1 Equations gouvernantes
2.2.2 Equations de transfert et hypothèses simplificatrices
2.2.3 Evaluation des échanges radiatifs
2.2.3.1 Radiosité et flux net
2.2.3.2 Flux net échangé entre deux surfaces
2.3 Méthode numérique de résolution
2.3.1 Introduction
2.3.2 Maillage
2.3.3 Conditions initiales et conditions aux limites : CL (CFD FLUENT)
2.3.4 Discrétisation et Résolution
2.3.4.1 Pour le calcul de la vitesse sur les faces
2.3.4.2 Pour le calcul de la pression sur les faces
2.3.4.3 Couplage pression-vitesse
2.3.4.4 Discrétisation temporelle
2.3.4.5 Choix du pas de temps
2.3.4.6 Sous-relaxation
2.3.4.7 Résolution
2.3.4.8 Tests de convergence
2.3.5 Etude du rayonnement
2.4 Conclusion
Chapitre 3 : Description du dispositif expérimental
4.1 Introduction
4.2 Description du dispositif expérimental
4.2.1 Circuit hydraulique
4.2.2 Instrumentation des capteurs
4.2.2.1 Mesure de l’éclairement
4.2.2.2 Mesure des températures
4.2.2.3 Acquisition et traitement des données
4.3 Déroulement des expériences
Chapitre 4 : RESULTATS NUMERIQUES
4.1 Introduction
4.2 Transfert thermique par convection naturelle dans la lame d’air
4.2.1 Présentation du système étudié
4.2.2 Influence de l’épaisseur
4.2.2.1 Epaisseur de la lame H=0.6 cm
4.2.2.2 Epaisseur de la lame H=0.7 cm
4.2.2.3 Epaisseur de la lame H=1 cm
4.3 Transfert thermique avec le couplage convection naturelle – rayonnement dans la lame d’air
4.3.1 Présentation du système étudié
4.3.2 Influence de l’épaisseur
4.3.2.1 Epaisseur de la lame H=0.5 cm
4.3.2.2 Epaisseur de la lame H=0.7 cm
4.3.2.3 Epaisseur de la lame H=1 cm
4.4 Comparaison du transfert thermique dans la cavité entre les deux cas « avec et sans rayonnement »
4.4.1 Epaisseur de la lame H=0.7 cm
4.4.2 Epaisseur de la lame H=1 cm
4.5 Transfert thermique dans la cavité menue de partitions
4.5.1 Epaisseur de la lame d’air H=1 cm
4.5.2 Epaisseur de la lame d’air H=0.7 cm
4.6 Conclusion
Chapitre 5 : Résultats Expérimentaux
5.1 Introduction
5.2 Influence de la variation de l’épaisseur de la lame d’air
5.2.1Augmentation de l’épaisseur de 6 mm par rapport l’épaisseur initiale
5.2.2 Augmentation de l’épaisseur de 3 mm
5.2.3 Diminution de l’épaisseur de 3 mm
5.3 Influence de l’introduction des partitions dans les capteurs
5.3.1 Configurations avec cinq partitions
5.3.2 Configurations avec partitions croisées
5.4 Conclusion
Conclusion
Références Bibliographiques
Extrait du mémoire étude du transfert thermique dans la lame d’air d’un capteur solaire
Chapitre 1 : Généralités et revue bibliographique
1.1 Introduction
Notre travail traite d’un problème physique concernant le capteur solaire, de ce fait nous nous proposons ici de décrire d’une manière succincte un capteur solaire héliothermique et le mécanisme de conversion de l’énergie du rayonnement électromagnétique en chaleur. Ainsi nous allons citer quelques-uns des nombreux travaux effectuées dans le cadre de cette recherche contractuelle : celle qui porte sur les transferts de chaleur par conduction, convection naturelle et rayonnement dans des géométries de type capteur solaire héliothermique.
Nous décrirons également les différents travaux qui se sont intéressés à l’amélioration du rendement du capteur solaire thermique.
I.2 Description des capteurs solaires plans
Les capteurs solaires thermiques permettent la production d’énergie thermique à partir du rayonnement solaire. Ils sont composés d’un corps opaque qui absorbe le rayonnement solaire en s’échauffant, d’un système de refroidissement à l’aide d’un fluide caloporteur (air ou liquide), d’un isolant thermique latéralement et en sous-face, le plus souvent d’une couverture transparente (en face avant et exposée au rayonnement), et éventuellement d’un coffrage étanche à l’eau et d’un système de support mécanique de l’ensemble (Figure 1.1).
Dans un capteur solaire thermique, le rayonnement traverse son vitrage et frappe l’absorbeur.
C’est à la surface de celui-ci que le rayonnement solaire est converti en chaleur. Un liquide caloporteur, qui circule dans l’absorbeur, conduit la chaleur captée vers le consommateur. Le vitrage solaire crée un effet de serre, qui augmente le rendement du capteur, quand la température extérieure est inférieure à la température du capteur. Il a la propriété de mieux laisser passer le rayonnement solaire (0.25 < < 2.5 m) que le rayonnement infra-rouge, émis par l’absorbeur. Il permet donc de limiter les pertes par réémission. La chaleur est ainsi piégée dans le capteur. La couverture évite aussi le refroidissement de l’absorbeur par le vent.
L’absorbeur et la couverture sont disposés dans un boîtier dont les parois sont recouvertes d’un isolant permettant de limiter les pertes de l’absorbeur vers l’arrière ou les côtés du capteur solaire. Le liquide caloporteur chauffé dans l’absorbeur conduit la chaleur captée vers un échangeur de chaleur, où sa chaleur est transmise au consommateur. Le circuit fermé solaire fonctionne ainsi de manière indépendante du circuit consommateur.
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