Bonjour tout le monde,
je travail sur le stockage thermique dans un milieu poreux (un lit de roches) traversé par un fluide caloporteur. Le fluide caloporteur peux être soit un liquide ou un gaz. Je voudrais étudier l'équilibre thermique de système (température de milieu poreux=température de fluide caloporteur). Je voudrais savoir pour quel type de fluide caloporteur que je peux avoir l'équilibre thermique; est que un liquide ou bien un gaz?
Je vous remercié infiniment
Bonjour.
Si vous attendez suffisamment, vous atteindrez l’équilibre thermique dans tous les cas.
La modélisation peut être délicate. Mais les milieux poreux sont le pain quotidien des pétroliers et de gaziers. Il faudrait aller voir comment ils modélisent les milieux poreux et voir si on peut adapter la modélisation pour des problèmes thermiques.
Au revoir.
Bonjour LPFR,
Désolé j'ai pas était claire: Je voudrais savoir pour quel type de fluide caloporteur que je peux avoir l'équilibre thermique rapidement; est que pour un liquide ou bien un gaz? Autrement dit, pour quel type la résistance thermique est plus faible?
Dernière modification par aichaphys ; 25/05/2015 à 12h39.
Re.
Ce n’est pas mon domaine.
Mais je pense que ce qui limite la vitesse d’équilibre est le matériau poreux : la porosité elle même (« l’épaisseur des parois entre pores ») et le rapport capacité calorifique/conductibilité thermique.
Mais pour un même matériau, un liquide passera plus lentement (à cause de la viscosité) mais transporte plus de chaleur qu’un gaz.
Je vote pour le liquide. Mais ça dépend des matériaux, des porosités et de la nature du fluide.
Une vraie réponse de normand.
A+
Bonjour,
@Aichaphys: vous renseignez très peu pour que l'on puisse vous répondre convenablement...
Ainsi, non seulement c'est une question de matériau rencontré (ça c'est clair, comme l'a dit LPFR) mais aussi la profondeur...
En deça de (-)20m la température augmente de 1°C en moyenne tous les 30m, donc si "l'équilibre" que vous cherchez se situe à -(500m) il fera déjà une température constante de ~ 24°C... Ensuite, le milieu ambiant (nature du sol) isole de facto la zone en contact avec votre "zone d'équilibre" (du moins ...celle que vous vous proposez d'atteindre...?) quoi qu'il en soit, que l'on me corrige si je me trompe, mais en géothermie augmentée de moyenne profondeur, il faut compter une "zone tampon" d'environ 5 mètres:
Après si il y a un fluide qui circule de type "eau" dans une nappe phréathique, alors là...
On ne peut rien garantir, il faut en effet modéliser, mais sera-ce la réalité?
Cependant la profondeur vous donne un indice certain et constant, en principe (sauf radioactivité plus élevée que la moyenne, source thermale ou activité volcanique, voir géosismique etc..)
Crdt.
Dernière modification par Obamot ; 25/05/2015 à 13h10.
Bonjour
Le coefficient d'échange superficiel est grossièrement 20 à 1000 fois plus élevé avec de l'eau qu'avec de l'air, donc pour un équilibre rapide il est préférable d'utiliser de l'eau.
Étant donné que la problématique concerne un stockage il est préférable en outre d'utiliser un fluide présentant un bon Cp et peu couteux, de l’eau est idéale.
Dernière modification par Boumako ; 25/05/2015 à 13h11.
Merci beaucoup LPER et Obamot,
Obamot, mon système c'est un lit de roches pour le stockage de l'énergie solaire. Il a une forme cylindrique et il est rempli de gravier. Le fluide caloporteur chaud qui vient de collecteur solaire chauffe le gravier et ainsi l'énergie thermique est stockée dans le gravier. Pour le fluide caloporteur je peux utiliser liquide ou bien gaz. Je voudrais savoir le fluide caloporteur qui transfert rapidement la chaleur au gravier; est ce que le liquide ou bien le gaz.
Dans ce cas le problème est un peu différent. Il est préférable d'utiliser uniquement de l'eau pour stocker l’Énergie (pas de gravier).Envoyé par aichaphys
Merci beaucoup Boumako,
Je travail dans un large intervalle de température ( entre 200°C et 400°C) c'est pour quoi je ne peux pas utiliser l'eau, je vais utilisé un type de l'huile. Est que dans le cas général Le coefficient d'échange thermique des liquides est plus importantes que celui des gazs.
Avec de l'huile on a un coefficient d'échange qui reste nettement supérieur à celui de l'air.
Quel sera l'usage de ce stockage de chaleur par la suite ?
c'est pour la création de l'énergie électrique
Tu as fais quelques calculs de capacité de stockage déjà ? Il me semble qu'utiliser un réservoir étanche et calorifugé résistant à 400°C risque de couter bien plus cher que ce qui sera récupéré en électricité par la suite.
Le stockage de chaleur en sous sol n'a de sens que lorsque la température est faible et le stockage très important, et ceci dans le but de récupérer une énergie à faible température pour le chauffage.
re-Bonjour,
C'est moi ou il n'y a toujours pas d'indication sur la profondeur de la zone de stockage?
Comment comptez-vous obtenir entre 200°C et 400°C de température? (C'est déjà pas mal élevé il me semble...) A quelle altitude feriez-vous ça? Avec quels types de capteurs?
Pour savoir dans quoi stocker la chaleur, il existe des tables en fonction de la température.
Crdt.
Dernière modification par Obamot ; 25/05/2015 à 14h28.
PS: en voici une à titre purement exemplatif (désolé c'est en allemand, mais ça donne une idée, pour les températures de travail que vous avez, il y en aurait trois d'éligibles, auxquels on peut rajouter le béton, car on peu très bien l'utiliser pour y stocker de la chaleur, si..si... donc puisque vous aviez l'idée d'utiliser du gravier... rajoutez-y alors les ingrédients nécessaires du ciment et des graviers mais de différentes granulométries, "et voilà!" et en ayant eu soin bien sûr, d'y noyer les canalisations pour récupérer votre chaleur à l'aide d'un fluide caloporteur ):
Sources: http://www.bine.info/
http://forschung-energiespeicher.inf...her/kapitel/3/
Dernière modification par Obamot ; 25/05/2015 à 14h49.
Merci beaucoup Boumako,
Oui effectivement un tel réservoir coute très cher, parce que l'huile et les matériaux d'isolation thermique pour une telle température sont très chers. Ce que je vise c'est uniquement la simulation en utilisant ANSYS. Je voudrais étudier le rendement de stockage pour le cas de l'air et de l'huile comme des fluides caloporteurs. Je pense donc pour le cas de l'huile, le transfert thermique sera plus important que pour le cas de l'air puisque sa coefficient d'échange thermique est plus importante et par la suite l'énergie stockée sera aussi plus grande. Mais, les inconvénients de l'huile c'est tout d'abord son cout et aussi elle requière une énergie de pompage plus grande que pour l'air ce qui influence sur le rendement total. Que pensez-vous Messieurs?
En fait dans ces conditions (température aussi importante) il n'est pas certain que l'huile soit un meilleur candidat. Pour s'en assurer il faudrait faire une petite simulation prenant en compte l'échange, mais également (comme tu le souligne) les frais de pompage et la déperdition lors du transport.
Bonjour Obamot,
Le type de capteur solaire est un collecteur cylindro-parabolique qui permet de chauffer le fluide à une température maximale égale 400°C.
Ce que je pense? C'est rien de personnel, mais vous semblez beaucoup trop axé sur "ce que VOUS, vous souhaiteriez obtenir" (et par delà proposer des indices de solution déjà tous crus que vous voudriez que l'on "valide" pour vous) VS "ce que LA SITUATION commanderait de faire", mais là on manque toujours des éléments expliqués plus haut (puisqu'au fond ce n'est pas tant "nous qui décidons", mais les conditions de tel et tel projet qui ferait que telle ou telle solution s'imposerait in fine au problème à résoudre...).
Et pour y arriver, il ne serait pas inutile de relire ce qui vous a été dit et de poster les éléments qui permettraient de comprendre l'ensemble, dont certains sont décrits ci-avant ... Car:
1) Un fluide caloporteur fait ce qu'il a à faire, c'est pas un substrat pour y stocker de la chaleur (car oui ça coûte trop cher selon lequel...)
2) bien pour votre collecteur cylindro-parabolique, mais de quelle surface il s'agit dans l'ensemble? A quelle latitude/altitude etc...
3) c'est pourquoi faire (produire de l'électricité, mais à quelle fin?)
4) quel volume de stockage de chaleur est-il requis?
5) est-ce un projet scolaire?
(enfin c'est vous qui voyez… Monsieur.)
Crdt
Dernière modification par Obamot ; 25/05/2015 à 15h15.
Mes s’insère remerciement Messieurs, J'ai appris grâce à vous beaucoup de chose. Une dernière prière Messieurs, veuillez m'envoyer s'ils vous plaient un lien ou bien un document contenant les valeurs et une description détaillé de coefficient d'échange thermique de quelques liquides et gazs.
On peut trouver des fourchettes larges assez facilement, par exemple ici : http://www.engineersedge.com/heat_tr...nts__13378.htm
Pour avoir un coefficient plus précis il faut utiliser des corrélations au cas par cas.
