Abstrait

Une étude des conceptions de récepteurs de concentrateurs solaires par le biais d'un test de chaleur sensible

Sunita Mahavar

Un système de récepteur solaire collecte les radiations solaires dans un système de concentrateur solaire et transfère la chaleur au fluide de travail du système pour une application thermique utile. Dans le présent travail, deux conceptions de récepteur fabriquées localement sont étudiées expérimentalement sur un concentrateur solaire à parabole ayant une surface d'ouverture de 7 m ² et un angle de bord de 56 °C. Sur la base d'un test de chaleur sensible du fluide, deux paramètres de performance thermique, le taux d'élévation de la température du fluide, R _f , et l'efficacité utilisable du système, η _u , sont déterminés et sont recommandés pour l'étude comparative de différents récepteurs. Les expériences sont menées avec deux fluides, de l'eau, des débits de 8 L/min et 10 L/min pour les récepteurs, le récepteur à spirale plate en cuivre, CSR, et le récepteur à spirale conique en cuivre, CoSR. Les R _f pour les récepteurs CoSR et CSR sont respectivement de 0,33 et 0,23 °C/min pour un débit de 8 L/min. L'efficacité utilisable du CoSR et du CSR est respectivement de 33 % et de 17 %. La température de surface du récepteur du CSR est plus élevée que celle du CoSR en raison de l'efficacité moindre du CSR. L'observation expérimentale montre que la procédure de test de chaleur sensible différencie clairement les performances des récepteurs et est appropriée pour étudier les performances thermiques de différentes conceptions de récepteurs.

Nomenclature

A _a Surface d'ouverture du concentrateur (m ² )

A _r Surface de la base du récepteur (m ² )

C _R Rapport de concentration ; C _w Chaleur spécifique de l'eau (J/kg°C)

D _a Diamètre du concentrateur (m)

I _b Irradiance solaire à faisceau normal sur le plan d'ouverture du concentrateur (W/m ² )

I _s Irradiance solaire globale sur le plan horizontal (W/m ² )

I _{s, avg} Insolation solaire globale moyenne à la surface horizontale (W/m ² ) pendant la période Δt

M _w Masse d'eau dans le réservoir de stockage (kg)

q _a Taux de chaleur disponible pour le fluide (W)

q _u Taux de chaleur utilisé par le fluide (W)

S Flux solaire absorbé dans la plaque réceptrice (W/m ² )

T _a Température ambiante (°C)

T _r Température de stagnation du récepteur (°C)

T _w Température de l'eau dans le réservoir de stockage (°C)

T _w,f Température de l'eau dans le réservoir de stockage à la fin du processus de chauffage (°C)

T _w,I Température de l'eau dans le réservoir de stockage au début du processus de chauffage (°C)

W _s Vitesse du vent (m/s)

Symboles grecs

α _r Absorptivité de la peinture réceptrice

Δt Intervalle de temps (s)

η _u Efficacité thermique utilisée du concentrateur

ρ _r Réflectance spéculaire du réflecteur

θ Angle d'incidence moyen sur la surface horizontale (°)

Acronymes

Concentrateur solaire parabolique économique ESPC

Concentrateur solaire à réflecteur parabolique SPDC

Fluide de transfert de chaleur HTF

Récepteur spiralé en cuivre CSR

Récepteur spiralé conique en cuivre CoSR

CFP Circulaire Plat Plat