Étude d'un nouvel absorbeur à cavité rotative pour système thermo-solaire à disque

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摘要

【Objectif】 Afin d'améliorer l'efficacité de la production d'électricité thermo-solaire, un nouvel absorbeur à cavité rotative pour un système thermo-solaire à disque est proposé. 【Méthode】 La méthode de Monte-Carlo a été utilisée pour établir un modèle de traçage des rayons depuis l'émission jusqu'à l'absorption, en utilisant de l'air à pression atmosphérique comme fluide caloporteur. La condition aux limites thermiques a été intégrée dans le logiciel de dynamique des fluides numérique (CFD) via une fonction définie par l'utilisateur. Un modèle de simulation numérique de l'absorbeur et de l'espace environnant a été construit. Les caractéristiques optiques et thermiques du nouvel absorbeur à cavité rotative ont été analysées dans des conditions sans vent, avec un rayonnement direct normal (DNI) de 700 à 900 W/m2 et un angle (γ) compris entre l'axe de la lumière incidente et l'axe du tube absorbeur de 0° à 75°. Une vérification expérimentale a été réalisée sur un des cas. 【Résultats】 Les résultats montrent que l'efficacité optique n'est pas affectée par le DNI, elle diminue de 98,5% à 97,8% lorsque l'angle γ passe de 0° à 75° ; avec l'augmentation de l'angle γ, davantage de rayons frappent la paroi interne de la cavité, la distribution de température à l'intérieur et à l'extérieur de l'absorbeur devient inégale, la surface de la zone à haute température sur la paroi interne et la température maximale de la paroi du tube augmentent ; les pertes thermiques par conduction, convection et rayonnement augmentent avec le DNI et l'angle γ, les pertes par rayonnement et convection étant plus sensibles à l'angle γ ; à un grand angle γ, les pertes par rayonnement et convection augmentent considérablement, entraînant une diminution significative de l'efficacité de collecte et de l'efficacité globale. 【Conclusion】 Le nouvel absorbeur à cavité rotative peut atteindre une efficacité optique supérieure à 97%, une efficacité de collecte supérieure à 80% et une efficacité globale supérieure à 70%, offrant un bon effet de concentration thermique et fournissant une référence pour la conception de systèmes thermo-solaires à disque à grande échelle.

关键词

absorbeur à cavité; disque; efficacité optique; production d'énergie solaire concentrée

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