Impact de l’évaporation de l’eau sur la caractérisation des propriétés intrinsèques d’un substrat capillaire

Les technologies de refroidissement adiabatique par évaporation présentent des coefficients de performance élevés et ne requièrent pas l’utilisation de fluide frigorigènes. Elles permettent ainsi d’avoir des impacts environnementaux beaucoup plus faibles que les climatiseurs conventionnels. Certaines technologies de refroidissement indirectes mettent en œuvre des substrats capillaires minces pour humidifier l’air. L’efficacité de ces systèmes dépend fortement des propriétés du substrat capillaire qu’il est nécessaire de caractériser. L’objectif de cette étude est d’évaluer l’impact de l’évaporation sur la dynamique d’imbibition du substrat poreux et la détermination de ses propriétés.

La dynamique d’imbibition d’eau distillée dans un substrat capillaire mince vertical est étudiée expérimentalement avec et sans évaporation en condition d’air stagnant. La position du front d’imbibition, les températures de surface, de l’eau d’alimentation et de l’air ambiant, ainsi que l’humidité relative et les variations de masse d’eau du réservoir sont mesurées au cours du temps et analysées. La perméabilité et le rayon de pore effectif du substrat sont déterminés par méthode inverse à l’aide de l’équation de Washburn adimensionnée et des données expérimentales. Il est montré que le débit d’évaporation à la surface du substrat poreux impacte la détermination de ces paramètres.

Un modèle physique simplifié couplant des transferts de masse et de chaleur est proposé pour estimer le taux d’évaporation sur le substrat capillaire. Ses résultats sont comparés avec succès à des résultats expérimentaux spécifiques réalisés sur des échantillons de tailles différentes. Le taux d’évaporation prédit par le modèle est pris en compte dans la méthode inverse permettant de caractériser les propriétés du substrat capillaire.

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