Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université des Sciences et de la Technologie d’Oran Mohamed Boudiaf Faculté de Génie Mécanique Département de Génie mécanique THÈSE En vue de l’obtention du Diplôme de Doctorat en Sciences Spécialité : Génie Mécanique Option : Énergétique Le jury est composé de : Professeur IMINE Bachir Président Université de l’USTO-MB Professeur NEHARI Driss Encadreur Cen. Univ. d’Ain Témouchent Professeur YOUCEFI Abdelkader Co-Encadreur Université de l’USTO-MB Professeur BOUZIT Mohamed Examinateur Université de l’USTO-MB Professeur DRAOUI Belkacem Examinateur Université de Bechar Professeur MADANI Y. Habib Examinateur ENPO d’Oran Année Universitaire 2015 / 2016 Présentée et Soutenue par : NEHARI Taieb Intitulé Etude du refroidissement des cellules photovoltaïques par un matériau à changement de phase Soutenue le : .…/…../ 2016 1 Je remercie Allah le tout puissant de m’avoir donné la santé, la sérénité et la foi. Je tiens à remercier en premier lieu les ProfesseursYoucefiAbdelkaderetNehari Drissenseignants à l’USTO et au Centre Universitaire d’Ain Témouchent, qui ont dirigés ce travail tout au long de ces années. Ilsont sus orienter mes travaux aux bons moments en me faisant découvrir les ficelles de la recherche grâce à leurs expériences. Malgré leurs occupations ilsont toujours étés disponibles pour m’apporter leurs aides tant sur le plan scientifique que morale. Pour leurs soutiens, pour eux précieux conseils durant toute la période de préparation de cette thèse. Mes vifs et sincères remerciements à Monsieur IMINE Bachir, professeur à l’Université des Sciences et de la Technologie d’Oran «Mohammed Boudiaf » d’avoir accepté de présider le jury. Je suis également très sensible à l’honneur que me font Messieurs BOUZIT Mohamed professeur à l’Université des Sciences et de la Technologie d’Oran « Mohammed Boudiaf », Madani Yssad Habib, professeur de l’Ecole Nationale Polytechnique d’Oran,DraouiBelkacemprofesseur à l’université de Béchar « Tahri Mohammed », pour avoir accepté de juger ce travail. En enfin à toutes les personnes qui ont contribué de loin et à l’aboutissement de ce travail. Taieb Nehari 2 Je dédie ce modeste travail à : À la mémoire de ma mère El Hadja Rahma, À ma femme, À mes enfants, À mes frères et sœurs, À mes amis(es), Taieb Nehari 3 Résumé Un model numérique bidimensionnel (2D) a été utilisé pour simuler l'utilisation d'un matériau à changement de phase intégré à un panneau photovoltaïque afin de contrôler l'augmentation de la température du système. En ce sens, on a est étudié numériquement le comportement du refroidissement passif et les performances de fusion en utilisant des ailettes internes de différentes longueurs dans une encapsulation rectangulaire, en plus en faisant varier l’orientation du panneau photovoltaïque comme si on fait le suivi du soleil le long de la journée. Les températures prédites en utilisant le modèle 2D ont été comparés avec les données expérimentales et numériques de la littérature et un bon accord a été obtenu pour les contours isothermes et l'évolution temporelle de la température. Pour le cas des configurations qui utilisent les ailettes pour améliorer le transfert de chaleur par conduction et de renforcer l'homogénéité thermique. Concernant les ailettes internes inclus sur le panneau photovoltaïque (avant), les résultats obtenus montrent que ces ailettes réduisent considérablement la température. De plus, les configurations de L = 25, 30 et 35 mm permet un meilleur refroidissement du panneau photovoltaïque. D’autre part, l'ailette interne arrière utilisée réduit considérablement les performances du système PV / PCM pour le refroidissement du panneau. Pour le cas du système avec ailettes en inclinaison, les résultats obtenus montrent que le transfert de chaleur se fait à la fois par conduction et convection. Toutefois, l’échange thermique au sein du PCM est dominé par la convection naturelle pour angle d'inclinaison inférieure à 45 º. Nos résultats montrent également que la température du panneau PV augmente avec l'augmentation de l'inclinaison, et les petites inclinations (inférieure à 45º) permettre un meilleur refroidissement de ce panneau. Mots clés: PCM, convectionnaturelle, refroidissement des panneaux PV. 4 ملخص: نعالج في هذه األطروحة دراسة رقمية ل نموذج ثنائي األبعاد، لمحاكا ة تم استخدام(موادمتغيرة الطورMCP ) التي تما دمجها في لوحة للطاقة الشمسية داخل قناة معدنية ذات شكل مستو، م ن أجل مراقبة ارتفاع في درجة حرارة النظام. درجات حرارة المتوقعة .من نموذج العددي ثنائي اإلبعاد تما مقارنتها مع بيانات تجريبية و رقمية تم استخدام سطحموسع (شفرات ) لتحسين نقل الحرارة عن طريق التوصيل،لتعزيز التجانس الحراري وفيما يتعلق الشفرات الداخلية المدرجة على لوحة .الشمسية والنتائج المتحصل عليها تبين أن هذه الشفراتت قلل بشكل كبير من درجة الحرارة. باإلضافة ،إلى ذلك القياساتل= 52 ، 03 و02 ملم تتيح تبريد أفضل للوحة الشمسية ،. من ناحية أخرى الشفرة الخلفية الداخلية تستخدم ي قل لت ل إلى حد بير ك من أداء النظاملتبريد اللوحة الشمسية. بالنسبة لحالة الميل النظام مع زعانف ، النتائج التي تم الحصول عليها تشير إلى أن انتقال الحرارة يحدث من قبل كل من التوصيل والحمل الحراري في نفس الوقت،في جميع الحاالت التبادل الح راري فيموادمتغيرة الطور PCM يهيمن بواسطة الحمل الحراري الطبيعي من اجل إلمالة زاوية أقل من52 درجة. تظهر نتائجنا أيضا أن درجة حرارة لوحة الكهروضوئية يزيد مع زيادة في الميل، والميول الصغير(أقل من52 درجة) يسمح أفضل التبريد لهده ا لوحة. كلمات مفتاحية :موادمتغيرة الطورMCP ، والتبريد الحراري الطبيعي لأللواح الشمسيةالفوتو ضوئيةPV 5 TABLE DES MATIERES 6 TABE DES MATIERS Remerciement …..…………………..……..…………………….………………………….………i Dédicace ………………………………….……………………………………….…………………ii Résumé ……………..……..……………………………………………………………………….iii Abstracts ………...………………………………………………………………....…………..…..iii Sommaire ………………………………………………………………………………..………….iv Liste des figures ………………………………………………………………….…….…………viii Liste de tableaux ……………………………………………………………………..……………..x Nomenclature ………………………………………………………………………..…………......xi Introduction générale ……..………………………………………………………………………..2 Chapitre I : Étude bibliographique Eude bibliographique ………………………………………………………………….…………………..5 Chapitre II : Généralités sur le refroidissement passif et les matériaux à changement de phase 2.1 Introduction 10 2.2 Techniques de refroidissement 11 II.2.a Techniques de refroidissement actives ………11 11 II.2.b Techniques de refroidissements passifs 11 i. Refroidissement par écoulement d’air 11 ii. Refroidissement par changement de phase solide-liquide 12 7 2.3 Principe de changement de phase ; Chaleur sensible et chaleur latente 13 II.3.1Le transfert thermique par Chaleur Sensible (CS) 13 II.3.2Le transfert thermique par Chaleur Latente (CL) 14 14 II.33Stockage d’énergie thermique par voie thermochimique 15 II.3.4Comparaison des différents types de stockage d’énergie thermique 15 2.4 Classement des MCP 16 II.4.1Les MCP organiques 16 II.4.2Les MCP Inorganiques 16 II.4.3Les MCP Eutectique 17 2.5 Méthodes d’intégration d’un MCP dans les applications de stockage thermique 17 II.5.1Intégration directe 17 2.5.2 II.5.2Encapsulation avant intégration 18 II.5.2.a Macro encapsulation 18 2.5.2.b Micro encapsulation 18 Chapitre III : Méthodes Physique et Formulation Mathématique 3.1 Introduction ….……22 12 3.2 Description du problème 12 3.3 Equations du modèle mathématique ………23 13 III.3.1 Equation de continuité 14 III.3.2 Les Equations de quantités des mouvements 24 14 III.3.3 Equation de la conservation d’énergie ………..24 14 III.3.4 Approximation de Boussinesq 15 3.4 Analyse dimensionnel 16 3.5 Transfert de chaleur avec changement de phase 19 3.6 Solution numériques du transfert de chaleur avec changement phase 20 III.6.1 Cas ou il y’a a pas besoins de connaitre la position exacte du front de phase 20 8 3.7 Méthode du Cp effective (ou apparent) 20 3.8 Méthode Enthalpique 21 Chapitre IV : Méthodes numériques et présentation du code " FLUENT" 4.1 Introduction 35 IV.1.1 Méthodes des différences finies ………..35 35 IV.1.2 Méthodes des éléments finis 35 IV.1.3 Méthodes des volumes finis 36 4.2 Maillage 36 IV.2.1 Qualité du maillage ………37 37 IV.2.2 Indépendance du maillage ………37 37 IV.2.3 Traitement prés des parois 38 4.3 Présentation du code de calcul 38 IV.3.1 Pré-processeur "GAMBIT" ………..39 39 IV.3.2 Solveur "FLUENT" 39 IV.3.3 Post-processeur"FLUENT" 40 4.4 Méthode de résolution des équations de transport 40 IV.4.1 Schémas de discrétisation 40 IV.4.2 Choix de la méthode de couplage Pression-Vitesse 43 IV.4.2.1 Algorithme SIMPLE 43 4.5 Résolution numérique 45 4.5.1 Paramètre de contrôle de la convergence 45 4.5.1.1 Critère de convergence 45 4.5.1.2 Sous-relaxation 45 4.6 Étapes de résolution du problème 46 9 Chapitre V : Résultats et discussion 5.1 Introduction 50 5.2 Utilisation du Fluent et Procédure de la solution numérique 51 5.3 Etude du cas simple sans ailettes 51 5.3.1 Le système sans ailettes 51 5.3.2 Maillage pour le cas simple sans ailettes 52 5.3.3 Validation pour le cas simple sans ailettes 53 5.3.4 Effet de l’inclinaison pour le cas simple sans ailettes 53 5.4 Etude du cas du système PV-PCM avec ailettes 55 5.4.1 Domaine et les conditions aux limites pour le cas du système avec ailettes 56 5.4.2 Maillage pour le cas du système avec ailettes 57 5.4.3 Validation pour le cas du système avec ailettes 58 5.4.4 Etude de l’effet de la longueur de des ailettes internes 59 5.4.5 Etude de l’effet de l’inclinaison pour le cas du système avec ailettes 62 Conclusion générale et perspectives 69 Bibliographie 71 Annexe 75 10 Liste des figures 11 Liste des figures Chapitre 2 : Généralités sur le refroidissement passif et les matériaux à changement de phase Figure 2.1 Circuit de refroidissement actif 14 Figure 2.2 Profil de changement de phase pour le stockage par chaleur latente 15 Figure 2.3 Schéma de principe des changements de phase de la matière 17 Figure 2.4 Conditionnement des MCP 21 Figure 2.5 Photographie des MCP macro-encapsulés 21 Figure 2.6 Procédé micro encapsulés 22 Figure 2.7 Photographie d’une poudre de MCP micro encapsulés Tirée uploads/Science et Technologie/ these-diplome-de-doctorat-en-sciences.pdf