Caractérisation de matériaux à changement de phase solide-liquide par bilan entropique

L’intégration de stockage d’énergie dans les procédés solaires s’avère nécessaire pour pallier aux intermittences et aux fluctuations de la ressource solaire. Dans le cas de module de stockage thermique à chaleur latente, les performances sont étroitement liées aux propriétés de stockage et de transfert des matériaux à changement de phase. L’étude du bilan entropique se révèle pertinent afin d’identifier ces propriétés. Précédemment, nous avons montré que la résolution de l’équation de bilan entropique peut conduire à l’identification de propriétés thermophysiques de matériaux solides telles que l’effusivité et la conductivité. Nous étendons ce type de mesure aux matériaux à changement de phase solide-liquide. La méthode expérimentale consiste en la mesure et le traitement des températures superficielles et des flux de chaleur sur un matériau soumis à une sollicitation dynamique. Ainsi, le banc expérimental est constitué d’un échantillon placé entre deux parois dont on peut faire varier la température. Un capteur planaire inséré entre la paroi et l’échantillon mesure à la fois le flux et la température.

On effectue le bilan entropique lors d’une transformation obtenue par variation du flux et de la température en paroi autour de la température de changement de phase. En réalisant une transformation de type cycle avec retour à l’état initial, la production d’entropie est égale au signe près à l’entropie échangée avec l’extérieur. Or il est possible d’exprimer l’entropie échangée en distinguant l’entropie liée au stockage et celle liée au transfert. À partir de ce bilan entropique, les propriétés de transfert et de stockage sont identifiées au passage du front de fusion. On compare les résultats obtenus sur des matériaux à changement de phase à base de paraffine telle que RT28 (Rubitherm).

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