Le moyen de porter l'eau à ébullition

Écrit par TPE four solaire le . Publié dans Comment adapter le four solaire à la distillation d'huiles essentielles ?

Le moyen de faire bouillir de l'eau est bien sûr le four solaire.
Son principe est simple : on récupère un maximum d’énergie lumineuse en jouant sur l’inclinaison du four pour concentrer les rayons sur un objet noir (puisque le noir absorbe les photons des radiations électromagnétiques de n'importe quelle longueur d'onde). On limite au maximum les pertes d’énergie par conduction (matériaux isolants pour les parois, récipient surélevé), convection (vitre qui limite la perte d’air chaud) et rayonnement (effet de serre dû à la vitre, parois internes en aluminium qui réfléchissent la lumière).

Il a une forme de prisme droit. La face inclinée, qui permet de mieux recevoir les rayons du soleil est constituée d'un double vitrage tandis que ses bases dans le sens géométrique du terme (les côtés), la face au sol et celle qui lui est perpendiculaire sont isolées avec de la laine de verre et recouvertes d'un matériau réfléchissant à l'intérieur du four pour concentrer les rayons.

Pour augmenter la quantité d'énergie apportée et donc la température à l'intérieur du four, on peut ajouter les réflecteurs, de grands panneaux de bois recouverts de matériaux réfléchissants posés avec un angle calculé pour concentrer au mieux les rayons dans le four.
Le four peut s'ouvrir grâce à une trappe se trouvant à l'arrière.
Ainsi en concentrant les rayons solaires pour chauffer et en isolant le mieux possible pour un appareil qui se veut plutôt mobile, on arrive à atteindre (en été) des températures permettant la cuisson alimentaire, c'est à dire selon l'ensoleillement et la hauteur du soleil une température pouvant atteindre 160°C, donc largement supérieure à ce qu'il faut pour faire bouillir de l'eau, ce dont nous avons besoin pour produire de la vapeur.


Il faut cependant percer le four solaire puisqu'il faudra évacuer les vapeurs d'eau et d'huile essentielle qu'on ne peut pas liquéfier dans le four. Un trou pourrait réduire à néant tous les efforts d'isolation thermique mis en Tmuvre sur le four.
Pour voir si ce trou a un réel impact sur la température du four, nous avons réalisé l'expérience suivante :
On met à chauffer deux fours solaires théoriquement identiques sauf en un point : un des deux est percé d'un trou d'un diamètre d'environ 10 mm dans lequel on a fait passer un tuyau pour simuler les conditions d'une distillation et on mesure régulièrement la température intérieure des deux fours jusqu'à ce qu'elle n'augmente plus. On trace ensuite les courbes des températures des deux fours en fonction du temps puis on compare la température maximale et la vitesse de chauffage.

On observe que le trou n'a pas un effet conséquent puisque le four troué monte en température plus rapidement que le four intact et atteint une température supérieure. Cela ne signifie pas que le trou aide à chauffer puisqu'en mesurant les températures des parois des fours, nous avons remarqué que celles du four non troué sont plus chaudes que celles du four troué. Il y a donc une meilleure isolation dans le four troué. Cette expérience permet aussi de prouver qu'une bonne isolation générale du four solaire est plus importante qu'un trou d'un centimètre de diamètre.