Etude numérique du transfert de chaleur dans un capteur solaire plan

Abstract

Ce travail est consacré pour l’étude numérique de la convection mixte conjuguée dans le fluide caloporteur, s’écoulant en régime laminaire, à travers le tube d’un capteur solaire à plaque plane. Les simulations ont été réalisées pour le nanofluide de Cu/eau avec différentes concentrations volumiques de 1 à 5%. Un flux de chaleur échangé par rayonnement considéré constant est appliqué sur la surface supérieure de la plaque absorbante. Dans cette étude, en tant que paramètres, les conditions aux limites, y compris les différents nombre de Reynolds la concentration volumique de nanoparticules sont étudiées pour identifier leurs effets sur les performances de transfert de chaleur du capteur solaire plat. Les résultats ont montré que le nombre de Nusselt diminue à mesure que le nombre de Richardson ou la fraction volumique du nanofluide augmente, tandis que le coefficient de transfert de chaleur augmente. L'augmentation du nombre de Reynolds diminue les échanges thermiques et la température de sortie. A un nombre de Reynolds constant, la diminution de la capacité thermique effective et l’augmentation de la densité effective avec l'augmentation de la fraction volumique augmente la température de sortie et le rendement thermique. Les résultats numériques révèlent que le nanofluide améliore les performances thermiques du capteur solaire par rapport à l'eau pure.