Etude expérimentale et numérique des performances d'un distillateur à simple pente couplé à des capteurs solaires plans

Abstract

Ce travail est une approche expérimentale et numérique des performances d’un distillateur solaire à simple pente associé à deux capteurs solaires plans appliqués pour accélérer le préchauffage de l’eau dans l’évaporateur et le stockage d’énergie au niveau de la base en béton du distillateur. L’influence des différents paramètres internes et externes tels que la température, l’épaisseur de la masse d’eau à distiller, le taux de salinité de cette eau, la qualité du verre, le matériau de stockage (éponge) et l’intensité du rayonnement solaire, sur le rendement du distillateur a été étudiée. On montre en particulier, que la salinité de l’eau est favorable à une augmentation de la productivité. De plus, l’effet combiné du chauffage de l’eau et du stockage d’énergie dans la masse de béton donne un rendement important et supérieur à celui du cas de référence pour les deux configurations de distillateurs expérimentés. L’utilisation des cubes en éponge dans le bassin du distillateur rectangulaire permet également d’augmenter la capacité de stockage d’énergie et d’atteindre un rendement de distillation plus important. En effet, la production journalière augmente de 45% par rapport au système sans éponge. Parallèlement, une simulation numérique en utilisant la CFD (Computational Fluid Dynamics) est réalisée sur le distillateur en 3D afin de prédire les conditions de fonctionnement du système de distillation. L’effet de la convection naturelle sur le procédé et les phénomènes « évaporation-condensation » avec paroi inferieure chauffante a été examiné. Les évolutions de la température, de la distribution de la densité, de la fraction volumique et massique et du champ de vitesse ont été évaluées