Modélisation et optimisation des performances thermique d’un concentrateur cylindro parabolique à base des nanofluides

Abstract

L’application de nanofluids dans les systèmes de transfert de chaleur est une approche innovante pour améliorer les caractéristiques thermiques des huiles thermiques. Dans ce travail, la performance thermique d’un concentrateur cylindroparabolique (CCP) utilisant le nanofluide à base de Dowtherm A avec les nanoparticules Pd, Au, et NiO comme fluide de travail dans le tube récepteur ont été étudiées numériquement à partir de la méthode des volumes finis et de l’état d’écoulement turbulent. Initialement, nous avons considéré les propriétés thermophysiques réelles des nanofluides stables qui ont été évaluées expérimentalement. De plus, les simulations sont réalisées en utilisant le modèle de turbulence d’état k-ε RNG pour diverses conditions de flux thermique. Les paramètres de performance du collecteur tels que la température statique, la vitesse magnitude et la pression dynamique ont été évalués tout en tenant compte de l’influence des propriétés des nanofluides, le flux de chaleur, la concentration des nanoparticules, le diamètre du tube récepteur, la température d’entrée des nanofluides et la vitesse d’entrée des nanofluides. Un modèle de calcul basé sur MATLAB est développé pour étudier l’efficacité énergétique thermique des sorties de CCP en tenant compte de tous les impacts des paramètres précédents. Les résultats montrent que la différence de température et la vitesse d’entrée du nanofluid sont les facteurs clés influençant l’efficacité énergétique thermique du CCP. Une différence de température d’environ 40 K a été obtenue avec Nanofluide à base d'Au à une température d’entrée de 298 K et une vitesse d’entrée élevée de 0,5 m/s, ce qui donne un rendement énergétique thermique élevé de 50 %. L’analyse des critères d’évaluation du rendement montre que que Dowtherm A contenant 0,0097 wt. % des nanoparticules Au est le nanofluid optimal pour atteindre la température statique la plus élevée et l’efficacité énergétique thermique CCP.