Etude Numérique d’une Cheminée Solaire à MCP Intégré Destinée à la Ventilation d’un Séchoir Solaire

Abstract

Ce travail présente une étude, par le moyen de simulation numérique, à l’amélioration des performances thermiques dans un séchoir solaire indirect, sans et avec intégration des matériaux à changement de phase au niveau du capteur ou la cheminée ou simultanément dans les deux. La conception étudiée est destinée à la ventilation naturelle d'un séchoir solaire ainsi que l'augmentation de la durée de fonctionnement journalière du séchoir. Plusieurs calculs ont été faits, moyennant la méthode des volumes finis par un modèle instationnaire bidimensionnel mis en application sur le logiciel CFD Fluent. A cet effet différents paramètres géométriques et conceptuels ont été étudiés et comparés pour le cas d'un séchoir avec ou sans MCP. Les résultats obtenus, dans le cas d'absence de MCP, ont révélé des améliorations sensibles pour le cas d’une cheminée solaire par rapport à l’ordinaire avec un résultat meilleur pour la cheminée solaire d’épaisseur de lame de 3cm et décentrée au coté nord. Par ailleurs, les résultats issus du cas d'intégration d'une couche de MCP ont montré une nette amélioration du comportement thermique, notamment en période après coucher du soleil. En effet parmi les différents endroits d’emplacement de MCP envisagés, le cas d’intégration du MCP (paraffine wax) dans le capteur et la cheminée donnait un meilleur apport thermique pour deux heures de non ensoleillement et une ventilation naturelle convenable de l’ordre de 0,7 à 0,9 m/s.

This work presents a study, by the numerical simulation means, to improve thermal performances in an indirect solar drier, with and without integration of phase change materials on the level of solar collector or chimney or simultaneously in both. The studied design was intended for the natural ventilation of a solar drier as well as the increase in the daily operating time of the drier. Several calculations were done, using the finite volume method, with a two-dimensional non-stationary model applied on CFD Fluent software. To this end various geometrical and conceptual parameters were studied and compared in the case of a drier with or without MCP. The obtained results, in the absence of MCP, revealed noticeable improvements in the case of a solar chimney compared to the ordinary one. The better result was obtained in case of north placed solar chimney with knife air thickness of 3cm. In addition, the results from the case of an integrated MCP layer showed a clear improvement of the thermal behavior, particularly in off sunshine period. Indeed among the various places of MCP (collector, chimney or on both), the case of integrated MCP (paraffin wax) in the solar collector and the chimney gave a better thermal contribution for two hours of non sunshine period and a suitable natural ventilation of about 0,7 to 0,9 m/s