Etude hydrodynamique d’un nouveau concept de récepteur solaire à suspension dense de particules

Abstract

Le concept proposé met en œuvre des suspensions denses de particules fines (classe A ou A/B de la classification de Geldart) en tant que nouveau fluide caloporteur afin d'améliorer les performances des centrales solaires à concentration. En effet, ces suspensions de gaz et de solide ont le comportement d'un fluide et permettent d'atteindre des températures beaucoup plus élevées qu'avec les fluides caloporteurs classiques (huiles minérales, sels fondus). Cette étude associe le Laboratoire de Génie Chimique (LGC) de Toulouse et le Laboratoire Procédés, Matériaux et Énergie Solaire (CNRS-PROMES) d'Odeillo ; elle a été soutenue par le Programme Interdisciplinaire Énergie du CNRS et est prolongée dans le cadre du projet européen CSP2, « Concentrating Solar Power in Particles ». Ce papier présente la technologie permettant la mise en circulation de la suspension dans un échangeur vertical multitubulaire et multipasse et rappelle les différents régimes rencontrés dans ce type d'écoulement. L'échange thermique entre la paroi chauffée par le rayonnement et les particules étant fortement dépendant du régime d'écoulement, la caractérisation du régime en fonction des conditions de fonctionnement est donc capitale. L'étude est focalisée sur l'écoulement ascendant du solide dans l'échangeur et la comparaison des résultats expérimentaux obtenus sur le pilote « froid » installé au LGC avec les prédictions d’un modèle 1D diphasique « Bulle-Émulsion », adapté pour tenir compte de l'entraînement des particules dans le sillage des bulles et l'évolution des propriétés physiques de l'air d'aération en fonction de la pression locale.