Caractérisation de matériaux de stockage thermique par bilan entropique : analyse des irréversibilités et mesure des propriétés.

Le stockage thermique repose sur la sollicitation dynamique de matériaux, c’est-à-dire une succession de phases de charge et de décharge. Afin d’évaluer les performances du module de stockage, il est donc nécessaire de déterminer les propriétés des matériaux en régime dynamique. Or, le bilan énergétique n’apporte d’information que sur l’isolation du module et non sur les performances du matériau de stockage. Ce qui semble plus intéressant est donc l’étude du bilan entropique qui renseigne sur les irréversibilités et donc conduit à la possibilité de définir un rendement exergétique du stockage. Partant de ce constat, nous basons la caractérisation du matériau sur l’analyse entropique [1]. La résolution de l’équation de bilan entropique peut conduire à l’identification de propriétés thermophysiques. L’étude des irréversibilités et de la production d’entropie lors du transfert par conduction permet de déterminer par exemple l’effusivité d’un matériau soumis à une sollicitation dynamique [2]. La méthode expérimentale consiste en la mesure et le traitement des températures superficielles et des flux de chaleur. Ainsi, le banc expérimental est constitué d’une résistance chauffante qui impose un flux de chaleur à un échantillon. Un capteur planaire, placé entre la résistance et l’échantillon mesure à la fois le flux et la température. On obtient ainsi le flux entropique à la surface de l’échantillon. La résolution de l’équation de bilan entropique peut conduire dans certains cas à une expression analytique reliant l’effusivité à l’intégrale sur le temps du flux entropique. Des mesures sont effectuées sur différents matériaux. Les solutions analytiques et des simulations numériques sont comparées aux résultats expérimentaux. Références [1] Olivès R., Mancaux J.-M. Détermination et analyse des irréversibilités dans des matériaux hétérogènes soumis à des sollicitations thermiques dynamiques. Congrès SFT, Nantes, 2019 [2] Bartoli C. Analysis of thermal irreversibilities in a homogeneous and isotropic solid. International Journal of Thermal Sciences 44, 2005.