Optimisation d?un recepteur solaire haute temperature a polydispersion de particules
- Authors
- Ord?nez Malla, Freddy Geovanny
- Format
- DoctoralThesis
- Status
- publishedVersion
- Description
Les centrales solaires ? concentration sont des technologies prometteuses pour la production d'?nergie d'origine renouvelable. Celles mettant en ?uvre des cycles thermodynamiques ? hautes temp?ratures, tels que les cycles combines, permettent d'augmenter l'efficacit? de la conversion solaire. Ces cycles n?cessitent le d?veloppement de nouveaux r?cepteurs ? haute temp?rature (T > 1100K), tels que les r?cepteurs solaires ? particules (SPRs). Ce travail porte sur l'optimisation num?rique des principaux param?tres pilotant l'efficacit? de ce type de r?cepteurs, l'enjeu principal ?tant de minimiser les pertes par rayonnement thermique. Dans un premier temps, un model? simplifie des transferts radiatifs dans un SPR a ?t? d?veloppe. Le model? consid?re un milieu particulaire soumis ? un flux solaire concentre et collimat?. Le milieu ?met, absorbe et diffuse le rayonnement de mani?re anisotrope. L'?quation de transfert radiatif est r?solue par une m?thode adeux-ux (g?om?trie 1D) avec l'approximation delta-Eddington, permettant une obtention rapide des r?sultats. Cette m?thode a ?t? choisie pour son ad?quation aux cas d'?mission et de diffusion anisotropes. L'hypoth?se de diffusion ind?pendante est utilis?e afin de d?terminer les propri?t?s optiques du milieu. La th?orie de Lorenz-Miea ?t? utilis?es pour calculer les efficacit?s optiques des particules. Ce mod?le est mis en couvre avec un algorithme d'optimisation par essaims particulaires, dans le but de d?terminer la taille des particules, leur fraction volumique, et leur indice de r?fraction optimums. Dans un deuxi?me temps, six mat?riaux r?els sont s?lectionn?s an de tenter de retrouver le r?sultat optimum obtenu pr?c?demment avec un mat?riel id?al. Ces Mat?riaux (HfB2, ZrB, HfC, ZrC, W et SiC) sont pertinents du fait de leur comportement s?lectif ou de leur absorptivit? ?lev?e. Afin de d?terminer leurs indices de r?fraction, la relation de dispersion de Kramers-Kronig a ?t? utilis?e ? partir de donn?es de r?actance issues de la litt?rature. Trois configurations de r?cepteurs ont ?t? ?tudi?es : a) un milieu homog?ne comprenant un seul type de particules, b) un milieu inhomog?ne comprenant deux mat?riaux diff?rents, c) un milieu homog?ne comprenant des particules enrob?es. D'apr?s les r?sultats de ces configurations, les particules de W enrob?es de SiC permettent d'atteindre des performances proches du cas id?al optimise. Enfin, un mod?le num?rique de transfert thermique par convection et rayonnement a ?t? d?veloppe, pour ?tudier l'influence de l'?coulement sur les pertes radiatives du r?cepteur. Il est base sur une g?om?trie simple constitu?e d'un ?coulement d'un m?lange de gaz et de particules circulant entre deux plaques planes, l'une ?tant une fen?tre par laquelle p?n?tre perpendiculairement le flux solaire. Le mod?le radiatif d?veloppe pr?c?demment permet de calculer la divergence du flux radiatif, tandis que l'?quation de l'?nergie est r?solue en r?gime turbulent en utilisant des model?s d'?coulement et de d?sinvite thermique turbulente simplifies. Ainsi, les conditions de l'?coulement et des propri?t?s radiatives qui minimisent les pertes du r?cepteur sont d?termin?es. De futurs travaux pourront ?tre ?largis ? de nouveaux mat?riaux candidats pour les r?cepteurs solaires ? particules. Leur indice de r?fraction pourra ?tre mesure et compare aux valeurs th?oriques obtenues par les codes d?veloppes dans le cadre de ce travail.
- Publication Year
- 2014
- Language
- fra
- Topic
- RECURSOS ENERG?TICOS
FUENTE DE ENERG?A RENOVABLE
INDUSTRIA ENERG?TICA
- Repository
- Repositorio SENESCYT
- Rights
- openAccess
- License