Tracé de rayons : OptGeo, petit logiciel intéressant

[FALCON_12]

Il y a peut-être d'autres façon de le définir.

J'ai oublié le fait que le centre de ce cercle doit être sur l'axe horizontal de la bouteille
(la droite qui passe par son centre et est horizontale) (c'est obligatoire si on veut avoir des comportements identique à +23 ° et -23 °, le 0 ° étant le sud).

Cdlt.

Falcon.

[FALCON_12]

Petite remarque, vous pouviez trouver ce facteur environ 3,53 pour 23° à partir du facteur 4 pour 0°, grâce à 4.cos(23°)=3,68 et qui vous donne aussi le facteur et diamètres nécessaires à tout angle par 4.cos(angle)

J'ai fais mes calculs et je trouve :

r = sin(angle)/(1+sin(angle)) .R

Soit R/r = 1/sin(angle) + 1 et pas R/r = 4.cos(angle)

Qui est bien une fonction croissante de Angle et donne 89 pour 84 dans notre problème avec Alpha = 40 ° (la votre donne 76).

Pour Alpha = 23 ° elle donne bien r = 64, ce qui est exactement conforme à mon essai géométrique.


Cdlt.

Falcon.

[FALCON_12]

Petite remarque, vous pouviez trouver ce facteur environ 3,53 pour 23° à partir du facteur 4 pour 0°, grâce à 4.cos(23°)=3,68 et qui vous donne aussi le facteur et diamètres nécessaires à tout angle par 4.cos(angle)

J'ai refais mes calculs suite à une façon de définir le cercle plus conforme à nos exigences :

r serait la solution de l'équation :

(((R-r)-0.5.R.cos(a))^2 + (0.5.R.sin(a))^2 )^0.5 (une distance euclidienne)

Avec a= angle

J'ai trouvé la solution formelle avec ma TI92 mais je n'ai pas le temps de la recopier
et de la tester. Suite cette après-midi, je vais voter !

Falcon.


Cdlt.

[FALCON_12]

Suite.

Finalement j'ai trouvé et vérifié que selon ma formule:

r := R . ((cos(a)-1.25)/(cos(a)-2))

Et donc R/r = (cos(a)-2)/(cos(a)-1.25)

Fonction croissante, évidemment (il faut mettre un tuyau de rayon d'autant plus grand

que l'angle d'incidence est oblique), de a=Alpha.

Petite remarque : On trouve bien R/r = 4 pour a=angle=0 °.

Pour a = 23 ° je trouve 69.6 pour r quand R vaut 228 comme dans mes géométries. Ce qui correspond parfaitement et bien mieux que ce que j'avais fais (l'axe de mon miroir sphérique n'était pas vraiment horizontal).

Voir figure 1.

Pour a = 40 ° je trouve 89.4 (et pas du tout 76) pour r quand R vaut aussi 228. Ce qui correspond parfaitement, et bien mieux, aussi.

Voir figure 2.

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Fig 1:


Fig 2:


Falcon.

[FALCON_12]

Le PVC noir capte le rayonnement et le cuivre le dissipe au cœur vers les bords.

Quand j'étais gamin mon père avait construit de A à Z une cheminée dans la salle à manger. Il avait prévu derrière le foyer un conduit dans lequel l'air pouvait s'engouffrer par le bas de la cheminée, remonter, et ressortir par des aérations sur les coté, en haut. Superbe idée !

Il était électricien, pas thermicien, le pauvre ! Je dis ça parce qu'il avait mis, pour établir un pont thermique entre les flammes et son conduit de cheminée, des briques réfractaires léchées par les flammes et dépassant dans le conduit.

Moi j'avais 13 ans à l'époque et je lui disais souvent que cela me posait un problème. Il répondait que les briques réfractaires étaient dures à réchauffer et difficile à refroidir ... et qu'il avait raison. Il a mis 25 ans à admettre sa connerie. C'est un métier d'être père !


Bref. Il avait tout faux. Il fallait mettre un bon conducteur thermique. Du cuivre ou un autre métal, mais pas un bon isolant thermique !! C'est ce qu'il aurait fallu faire si il avait été question d'isoler le conduit du feux !

C'est fou comment les concepts thermiques sont souvent mal compris. Et en plus on peut très simplement les modéliser avec des résistances comme en électricité. Il avait voulu égaler deux potentiels électriques en les reliant par une résistance 100 Mo !

Si tu mets du PVC devant le cuivre, tu isoles thermiquement le cuivre de la chaleur de surface du PVC peint en noir. La chaleur a du mal à traverser le PVC. Ce PVC va chauffer parce qu'il n'arrivera pas à évacuer la chaleur ailleurs qu'en la rayonnant. Un équilibre sera trouvé quand à chaque seconde, l'énergie apportée par le soleil sera évacuée pour une partie dans l'air (par convection), dans l'espace (par rayonnement) et par conduction thermique dans le tuyau de cuivre. Mais simplement, bien peu de cette énergie ira dans ton tuyau, tu l'as isolé thermiquement du soleil !



Falcon.

[dedeleco]

Le PVC est une cochonnerie à ne pas chauffer, il fond, tout mou, et émet des vapeurs toxiques peu à peu sans cesse.

Prendre du polyéthylène réticulé, même le tuyau 16mm de goutte à goutte à moins de 1 Bars et pas cher.

crucial.

le cuivre cher n'est pas toujours nécessaire, il faut évaluer les besoins réels en fonction de la géométrie, des temps, de la diffusivité et des dimensions.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Diffusivit%C3%A9_thermique
http://fr.wikipedia.org/wiki/Conduction_thermique
assez simple en ordre de grandeurs.

Sinon pour la T max de capteur solaire lire l'effet du rayonnement thermique, qui fixe le facteur de concentration réel nécessaire (pas celui apparent trompeur, car on croit concentrer, sans le faire réellement ) :
http://en.wikipedia.org/wiki/Concentrating_solar_power




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[lilian07]

Bonjour,
Je déterre le sujet.
Quelqu'un a t'il poursuivi le projet de réalisation de capteur cylindro-parabolique de taille similaire à l'analyse du post.
En effet, je suis actuellement à l'étude de la réalisation de capteur plan auto construit et je trouve de plus en plus d’intérêt à associer les capteurs plan en amont avec ce type de capteur (auto-construit) afin de gagner quelques degrés précieux l'hiver notamment sur 2 mois critiques (mars - octobre).
Pour tout vous dire je doute encore de l'utilité de ce type de capteur compte tenu de la complexité de réalisation et de mise en œuvre pour un rendement à démontrer en autoconstruction.

[FALCON_12]

Bonjour,


Non je ne l'ai jamais fabriqué mais si quelqu'un l'a fait je suis intéressé aussi.
J'aime beaucoup l'idée de continuer à concentrer l'énergie solaire quand
le soleil tourne.

Falcon

[lilian07]

Bonjour,
J'ai réalisé une maquette à échelle réduite (40 cm x 60 cm) pour évaluer dans un premier temps les difficultés techniques de réalisation car c'est avant tout là que réside le problème outre le problème financier des matériaux fiables.

Réalisation d'un cylindro parabolique pour éviter le pilotage complexe en azimut et en site. Je voulais également évaluer le cylindro parabolique dans l'axe EST-OUEST pour le rendre fixe au même titre que les capteurs plans.

J'ai fait échec sur la première maquette en utilisant du papier aluminium comme réflecteur. Le support polycarbonate 4mm est parfait pour le courber et le garder en forme à l'aide de 4 petits tasseaux de bois (4cm * 3cm),
un simple cadres carrée qui maintien le polycarbonate dans le cadre bois par vis à placo type BA13.

Le nœud du problème réside dans un premier temps dans ce support réflecteur qui doit être un miroir parfait, l'aluminium tout comme la couverture de survie comporte trop de plis à l'application et résistera mal dans le temps.
Le miroir souple à coller existe mais trop couteux (80 euros/m2), ce qui plombe l’intérêt du cylindro parabolique.

La deuxième maquette a été réalisé avec un scotch aluminium plus épais, le collage est relativement simple, comporte moins d'imperfection et sera plus durable dans le temps. Je vais passer à la mesure de performance mais je doute encore du rendement en fixe.

Le deuxième nœud du problème est le récepteur de concentration (coloduc). Difficile d'utiliser autre chose qu'un bon caloduc qui doit présenter un bon isolement et une bonne absorption des rayons concentrés.
Le meilleurs à ce stade des essai semble être l'utilisation d'une tube caloduc en verre de capteur solaire thermique plan que l'on trouve à 20 euros en vente pour une dimension de 1m80.

Sans avoir réalisé de mesure, j'en suis à 35 euros/m2 de capteur.

Ma conclusion à ce stade :
Le cadre en bois peut être judicieusement remplacé par des rails à placo (inox) plus durable à l'extérieur et moins couteux.
Le réflecteur doit être remplacé par une plaque inox polie qui enlève le problème du réflecteur collant sur le polycarbonate (15 euros/m2 trouvé récemment).
Le récepteur doit être un caloduc de type tube plan solaire thermique.
La rotation automatique rend le système en autoconstruction trop complexe versus gain sur le capteur plan.
Il faut évaluer le rendement d'un tel capteur cylindro parabolique en fixe et éventuellement envisager une première optimisation motorisée en faisant varier non pas la position de l'ensemble du capteur mais la position du caloduc qui est une simple translation de quelques centimètres, on suit en fait la position de la focale qui varie très peut en fonction de l'orientation du soleil (voir avec le logiciel Optgeo c'est caractéristique).

Je poursuis mes optimisations par la mesure de rendement (complexe en soit) mais si il y avait du RETEX sur l'affaire ce serait mieux car je suis actuellement dans la finalisation de mon capteur plan prototype (je reste encore sceptique sur le cylindro sauf à l'associer avec le plan pour les derniers degrés à gagner difficilement).