Etude du Comportement Thermique d une Cuve de Stockage Solaire à Echangeur de Chaleur

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1 v. Enrg. n. : Journés d hrmiqu (00) 7-3 Eud du omormn hrmiqu d un uv d Sokag Soair à Ehangur d haur D. Lari,. Hamid,. Bham D. Smmar nr d Dévomn ds Enrgis nouvabs, B.P. 6, ou d L Obsrvaoir, Bouzaréah, gr, géri I. G. d Univrsié d Bida, géri ésumé - L'inérê d ravai s 'éud du omormn hrmiqu d'un uv d sokag dans un insaaion d hauag soair oi. E rm d dérminr 'évouion du hams d méraurs dans un uv d sokag. Pour a, nous avons éabi un modè numériqu qui déri ous s mods d ransrs hrmiqus imiqués. Ls résuas héoriqus obnus du modè son omarés au résuas érimnau. onronaion a monré s imis du modè héoriqu roosé. os és: Sokag - Enrgi - onvion naur - haur snsib - Diérns inis.. INODUION L ravai qu nous résnons ii s éud du sokag d énrgi sous orm d haur snsib d un insaaion d hauag d au soair oiv. a onsis à haur au onnu dans un uv ar 'inrmédiair d un éhangur d haur à srnin immrgé à inériur. L irui rimair d disribuion d au haud s ham d aurs - éhangur. L irui sondair s sokag d énrgi - uiisaion. L modè numériqu dévoé rm d dérminr évouion d a méraur au nivau d a uv d sokag ar inun du réhauag d un éhangur. in d vaidr modè numériqu, un éud érimna à éé ué au nivau d si d Bouzaréah (gr).. ODELISION HEIQUE Hyohèss simiiaris Ls hyohèss simiiaris du modè s bas sur ds onsidéraions érimnas : On onsidèr sokag sans uisag; L voum d'au dans a uv rs onsan magré qu'i y ai un diaaion d 'au; La rssion d a uv rs éga à a rssion amoshériqu; L modè adoé sra du y unidirionn; Qu qu soi évouion d a méraur d sokag dans a zon d éhangur, oiin d éhang s suosé onsan sur ou a onguur d éhangur; L éhangur s divisé n sgmns égau, à méraur du uid suosé uniorm. haqu sgmn éan assoié à a ranh éémnair d a zon d éhangur orrsondan. On simii a géoméri d 'éhangur d haur n srnin ar un hmis d orm d'un yindr ru d aib éaissur. On déini du zons : a zon (I) rrésné ar uid (au) a zon (II) qui s rrésné ar uid (au) éhangur d haur, (Fig. ). Ls bians hrmiqus ds du éémns (uid aroi) our s du zons son donnés ar s équaions au dérivés aris suivans : u nivau du uid Dans a Zon I : d h ( ) () 7

2 D. Lari a. 8 Fig. : Shéma du sysèm d hauag a Zon II h U d () u nivau d a aroi Dans s Zon (I) Zon (II) K h d (3) où : a is a is a q h L n L n L K π π π Ls sysèms d équaions (), () (3) son assoiés à ds ondiions au imis suivans : - y adiabaiqu 0 ; 0 (4) - on u bian hrmiqu orrsond à H, u nivau du uid ( ) h d (5) u nivau d a aroi K h d (6) our H (à nr d éhangur ), s s () s a méraur d sori du ham d aaion. L sysèm d équaions au dérivés aris () à (6) on éé résous numériqumn ar shéma ii ds diérns inis.

3 J. I. H. 00 : Eud du omormn hrmiqu d'un uv 9 3. EUDE EXPEIENLE Dsriion du monag érimna Pour a vaidaion du modè éaboré s hyohèss uiisés, un disosii érimna a éé réaisé au nr d Dévomn ds Enrgis nouvabs (gr). I s omosé ssnimn d : - Un uv d sokag yindriqu (hauur H,5 m, rayon 0,65 m), isoaion hrmiqu s assuré ar a ain d roh d'un éaissur d0 m. Ls onds, u, on un isoaion rnoré our minimisr s rs hrmiqus, a uv ros sur rois as. - L irui rimair s omosé d un ham d aurs un éhangur. - L éhangur, d y srnin, s onsiué d un ub n uivr d mm d diamèr inériur d 4 mm d diamèr ériur nroué n sirs d 40 m d diamèr. L hauag du uid rimair s assuré ar un ham d aurs soairs omosé d 04 aurs ans av ossibiié d diérns oniguraions d branhmn (n séri, n araè ou bin mi). L débi s ié à 40 /h. Ls aurs son aés n séri. L éhangur s immrgé à inériur d a uv d sokag d'un aaié d 400 irs. Pour assurr a iruaion d uid dans irui rimair un grou d ransr G s mis n a, i s omosé d un iruaur à rois visss; d'un sysèm d réguaion du vas d ansion. La uv d sokag s insrumné d 38 hrmoous d y K (r-) don 36 son immrgés dans diérns ndrois dans a uv d sokag à nré à a sori d éhangur, d'un débimèr digia rman d msurr débi du uid iruan dans irui rimair. L nsmb ds msurs ransmis ar s aurs s nrgisré ar inrmédiair d un haîn d aquisiion d donnés d marqu Fuk. drnièr s onné à un ordinaur dans qu son sokés s résuas. Fig. : Shéma d disosiion ds hrmoous dans sysèm d sokag 4 ESULS E INEPEION Fig. 3: omaraison ds résuas héoriqus érimnau d a èr ranh du uid n onion du ms Fig. 4: omaraison ds résuas héoriqus érimnau d a 3 ièm ranh du uid n onion du ms

4 30 D. Lari a. Fig. 5: omaraison ds résuas héoriqus érimnau d a 5 ièm ranh du uid n onion du ms Fig. 6: omaraison ds résuas héoriqus érimnau d a 0 ièm ranh du uid n onion du ms Fig. 7: omaraison ds résuas héoriqus érimnau our diérns hauurs arès hur d hau Fig. 8: omaraison ds résuas héoriqus érimnau our diérns hauurs arès 3 hurs d hau Fig. 9: omaraison ds résuas héoriqus érimnau our diérns hauurs arès 7 hurs d hau

5 J. I. H. 00 : Eud du omormn hrmiqu d'un uv 3 Fig. 0: éariion ds méraurs dans a uv d sokag our diérns ms n ours d hau Fig. : Inun du débi sur a réariion d a méraur au nivau d a uv d sokag Ls résuas héoriqus érimnau son résnés sur s igurs -6. Sur 'a ds absisss, on a rrésné ms où oin 0 min orrsond à 8 hurs du main. La méraur du uid iniia dans a uv vari nr 4 6. Ls onronaions ds résuas érimnau héoriqus d a méraur d haqu ranh du uid dans a uv d sokag son résnés ar s igurs -8 d a journés du mars 000. On onsa qu : - ous s ourbs on a mêm aur sous orm d'un droi av un n imoran. urmn di, n sa d un ériod raivmn our, s méraurs son assés d 5 à 54 aroimaivmn. qui iqu s bonns rormans du sysèm. - a ourb d a igur 5 hang d aur, s dvinnn horizonas à a in d hau (nviron 390 minus d hau). i s iqu qu s méraurs du uid von s sabiisr avan d assr à a has d raaion. La 0 ièm ranh rs dans a has d hau ar raor au aurs ranhs. i s dû au rs hrmiqus d a ari inériur d a uv d sokag (isn ds ons hrmiqus). La omaraison ds du résuas héoriqus érimnau monr qu'is son raiqumn simiairs our ous s ranhs d uids. Néanmoins, is isn un égr éar qui s dû robabmn au auss suivans : - hoi ds orréaions miriqus dans modè numériqu; - inri hrmiqu du sysèm; - au rrurs d msurs. Nous avons rrésné égamn sur s igurs 6-8, s résuas érimnau héoriqus our s variaions n onion du ms d a réariion vria ds méraurs à inériur d a uv d sokag. Ls ourbs monrn ds réariions d méraurs smbabs. On rmarqu qu à a in d hau, aur hang d orm, dvin rsqu uniorm. Ls résuas monrn aussi un bonn onordan our ous s ranhs. Néanmoins, i is un égr éar qui a éé onsaé à a ari suériur. I s du à a résn d a ouh d air qui rnor 'isoaion hrmiqu. La uv s iniiamn à un méraur uniorm d 3. d débi du uid aoorur dans irui rimair s onsan. La méraur d nré d éhangur s d 60. Un ami d ourbs rrésnn a réariion ds méraurs n ours d hau à inériur d a uv d sokag à diérns insans (Fig. 9). On u onsar qu : - our un mêm ériod (3 hurs), a viss d hau n's as uniorm; - a méraur d a ranh du uid sondair siué à nré d éhangur s a us évé; - on obsrv au ours d hau augmnaion ds méraurs ds ranhs d uids au dssus d éhangur, raivmn raid ar raor à a zon du uid au dssous d éhangur. i s dû d un ar à d a aroi aéra sur uid (our irui hrmiqu) d aur ar au rs hrmiqus d a ari inériur (a ari suériur d a uv s onsidéré omm adiabaiqu). On onsa égamn à arir d 7 hurs d hauag aur hang d orm s ranhs d uids sondairs on ndan à avoir a mêm méraur au nviron d 55, à arir d 9 hurs, s ourbs son rsqu onondus on ds aurs d un droi vria araè à a ds hauurs (méraur s uniorm ong d a uv).

6 3 D. Lari a. Ls ourbs d a igur 0 monrn roi aia d a méraur arès un duré d hau d 4 hurs our diérns vaurs d débis (60 /h, 0 /h, 80 /h, 40 /h 300 /h). On rmarqu qu s ourbs on a mêm aur. On onsa qu s éars ds méraurs our haqu ranh du uid nr s débis sussivs ( 60 /h - 0 /h 0 /h - 80 /h) son diérns, à arir d 80 /h s ourbs son rsqu onondus augmnaion du débi n inu as sur évouion d a méraur à inériur d sokag. Pour a, i s rommandé our un bon rndmn d un insaaion d hauag d au soair oiv un débi d 60 /h/aur. qui orrsond à un débi oa d 40 /h. 5. ONLUSION éud a oré sur sokag hrmiqu dans un uv d'un insaaion d hauag d'au soair oiv. La modéisaion mahémaiqu basé sur s bians hrmiqus d haqu zon dans a uv d sokag a éé réaisé. Ls équaions diérnis obnus son résous ar s du shémas imii ii au diérns inis. in d vaidr modè numériqu, un éud érimna a éé miss n ouvr. La onronaion ds résuas héoriqus érimnau our s du hass a monré qu s éars n'èdn as 0 % orrsondan à un onordan rès saisaisan. Ls résuas érimnau on monré qu gradin d méraurs suivan 'horizona à 'inériur d a uv our haqu zon s négigab. L débi du irui rimair inu sur a réariion d a méraur dans a uv d sokag our s vaurs omris nr /h. u dà d a vaur suériur, s méraurs d haqu ranh rs inhangé. EFEENES [] D. Lari, 'Eud du omormn hrmiqu d'un ham d aur d'un Insaaion d hauag d'au Soair', 7 iéms Journés Inrnaionas d hrmiqu, arrakh, aro, vri 995. [] D. Lari, 'onribuion à 'Eud du omormn hrmiqu d'un uv d Sokag d'un Insaaion d hauag d'au Soair', hès d agisr,.d.e.., gr, géri, 00. [3]. Hamid, D. Lari, S. Sami and D. Smmar, 'Sudy and aizaion o a Soar War Haing Insaaions or Diérn mo Sis o gria', Inororaing h 7 h rab onrn on Soar Enrgy, Sharjah, UE, Fbruary 00. [4] D. Lari,. Khoukhi D. Smmar, 'Simuaion Numériqu d'un Insaaion oiv d'au haud Soair d aaié 800 irs', 3 ièm Séminair Inrnaiona d a Physiqu Enrgéiqu, SIPE4, Béhar, Novmbr 996. [5] D. Lari,. Hamid,. Harhad D. Smmar, 'Evouion d a Sraiiaion hrmiqu dans un uv d Sokag d haur Snsib n Phas d aaion', Séminair Inrnaiona d a Physiqu Enrgéiqu, SIPE4, Béhar, Novmbr 998. [6] J.. Dui and W.. Bkman, 'Soar Inginring o hrma Prosss', Sond Ediion, by John and Sons U.S.., 99. [7] D. Bray, 'Evouion d a Sraiiaion hrmiqu dans un umuaur', vu Généra d a hrmiqu, N 5, Févrir 98.