Projet, rapport de stage, et mémoire de fin d’études ETUDE ET CONCEPTION D’UN DISTILLATEUR SOLAIRE A EFFET DE SERRE en PDF
ETUDE THEORIQUE DU DISTILLATEUR SOLAIRE
Description
Le système de distillation présenté à la figure est essentiellement constitué d’une enceinte étanche surmontée d’une vitre. La partie inférieure est recouverte d’eau (eau de robinet ou eau de mer). Sous l’action du flux solaire G, transmis par la couverture transparente, l’eau s’échauffe et une partie de celle-ci s’évapore. La vapeur produite se condense sur la face intérieure de la vitre et le condensât est récupéré par un gobelet. Un appoint d’eau compense le distillat.
Afin de réduire les pertes de chaleur vers l’extérieur, les parois latérales et inférieure sont isolées .
Caractéristiques de fonctionnement du distillateur
Plusieurs grandeurs sont définies afin de caractériser la production d’eau de tels distillateurs.
On distingue constamment : le rendement, l’efficacité interne et globale.
Le rendement :
C’est la quantité d’eau produite par unité de surface du bac noir par jour. Le rendement d’un distillateur simple est ,
evap h : Enthalpie d’évaporation.
. dm : La masse du distillat.
G : Puissance de rayonnement solaire incident par unité de surface.
L’efficacité globale :
L’efficacité globale est définie par le rapport :
evap Q : Flux thermique par évaporation –condensation entre le film d’eau et le vitrage
S : Surface
v L : Chaleur latente .
L’efficacité interne :
Si l’efficacité globale se rapporte à la quantité d’eau produite avec l’énergie solaire tombant sur une surface horizontale, elle ne fait pas mention de la quantité d’énergie entrant réellement dans le distillateur, d’autant plus qu’un distillateur est construit en général dans un lieu donné et avec une perte d’absorption de la couverture. Un changement de pente du lieu fait varier la quantité d’énergie qui entre dans le distillateur. On définit donc l’efficacité interne en tenant compte de tous ces paramètres.
Pour une intensité globale G, l’expression de eau Q est :
S GQ beveveau . )…( ατ τα τ += III.4
S GQ teau . . α = III.5
Avec : ) ..( b evevt ατ τα τα += III.6 eauQ : Flux thermique effectivement reçu par la masse d’eau .
Eau distillée
Définition
L’eau distillée est une eau obtenue par évaporation et condensation d’une eau impure et qui est ainsi théoriquement pure exempte de minéraux et d’organismes que l’on pourrait retrouver dans l’eau «naturelle ».
L’eau distillée possède, à température ambiante, un pH d’environ 5,4 à cause du (CO2) qui s’y dissout et se comporte comme un acide. Cette acidité tend à augmenter à cause des rejets de CO2. La conductivité électrique de l’eau distillée est proche de celle de l’eau pure qui est quasiment nulle.
Domaine d’utilisation
– Utilisation principale : Le but principal pour l’obtention d’eau distillée, c’est d’avoir de l’eau potable dans les régions défavorisées par l’absence d’eau.
– Utilisation auxiliaire :L’eau distillée est utilisée généralement pour diluer la solution d’acide sulfurique dans les batteries de voiture. La présence d’ions étrangers causera une réduction énergétique de la durée de vie de la batterie. L’eau distillée est aussi employée comme « ingrédient» dans beaucoup de produits cosmétiques et pharmaceutiques. Son utilisation est recommandée par sa pureté éliminant ainsi les réactions chimiques non désirables.
Une utilisation récente de l’eau distillée est celle d’un rinçage final lors des lavages des voitures, car ne contenant aucun corps dissous, la voiture sèche sans laisser de tache.
Guide du mémoire de fin d’études avec la catégorie fonctionnement du distillateur solaire |
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Table des matières
LISTES DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
NOMENCLATURE
INTRODUCTION
PARTIE THEORIQUE
CHAPITRE I : Rappels sur le rayonnement solaire
I-1. Nature du rayonnement solaire
I-2. L’éclairement
I-3. Direction du rayonnement direct
I-4. La hauteur h du soleil et l’azimut γ
I-5. Comportement d’un corps exposé à un rayonnement
I-6. Estimation des moyennes journalières pour un mois (Hav des rayonnements globaux sur une surface horizontale par unité de surface)
CHAPITRE II :Rappels sur la thermodynamique
II-1-1. Introduction générale aux transferts thermiques
II-1-2. La conduction
II-1-3. La convection
II-1-4. Le rayonnement
II-2. Coefficients de conductivité thermique
II-3. Le verre et le rayonnement
II-3-1. Facteur solaire (FS)
II-3-2. Effet de serre
CHAPITRE III : Etude théorique du distillateur solaire
III-1. Description
III-2. Caractéristiques de fonctionnement du distillateur
III-2-1. Le rendement
III-2-2. L’efficacité
III-2-2-1. L’efficacité globale
III-2-2-2. L’efficacité interne
III-3. Bilans énergétiques dans un distillateur simple
III-3-1. Echange de chaleur à l’intérieur du distillateur
III-3-1-1. Echange de chaleur de l’eau entre l’absorbeur et la surface de condensation
III-3-1-2. Echange de chaleur entre la vitre et la surface d’eau
III-3-2. Echange de chaleur à l’extérieur du distillateur
III-3-2-1. Echange de chaleur entre la vitre et le milieu extérieur
III-3-3. Modélisation mathématique
III-3-4. Expression des différents coefficients de transfert de chaleur
PARTIE EXPERIMENTALE
CHAPITRE IV : Interprétation et discussions des résultats
IV-1. Prototype du système étudié
IV-2. Description du système
IV-3. Eau distillée
IV-3-1. Définition
IV-3-2. Domaine d’utilisation
IV-4. Expériences
IV-4-1. Eau de robinet
IV-4-2. Eau de mer
IV-4-3. Variation de la production d’eau distillée en fonction de l’épaisseur de la nappe d’eau
IV-4-3-1 Cas où l’épaisseur de la nappe d’eau est 17 mm
IV-4-3-2 Cas où l’épaisseur de la nappe d’eau est 14 mm
IV-4-3-3 Cas où l’épaisseur de la nappe d’eau est 11 mm
IV-4-3-4 Cas où l’épaisseur de la nappe d’eau est 8mm
IV-4-3-5 Cas où l’épaisseur de la nappe d’eau est 5mm
IV-4-3-6 Effet de l’épaisseur de la nappe d’eau sur la production Journalière
IV-4-4 Utilisation du jute pour le distillateur
IV-5. Discussions des résultats
IV-5-1. Variation de la température de chaque élément du distillateur
IV-5-2. Phénomène de condensation superficielle sur le vitrage
IV-5-2-1 La face intérieure du vitrage
IV- 5 -3 Différentes mesures du pH et C.E de l’eau distillée
IV-6. Interprétation générale
IV- 6-1. Les paramètres influant sur le fonctionnement du distillateur
IV-6-1-1. Paramètres rattachés au distillateur
IV-6-1-1-1. Paramètres de construction
IV-6-1-1-2. Paramètres thermophysiques
IV-6-1-1-3. Paramètres optiques
IV-6-1-1-4. Paramètres de fonctionnement
IV-6-1-2 Paramètres climatiques
IV-6-1-2-1 Paramètres météorologiques
IV-6-1-2-2 Paramètres Géographiques
IV-6-2 Conception objective pour un distillateur solaire efficace
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
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