Elaboration et caractérisation thermophysique d'un matériau à changement de phase pour la distribution de froid par fluide frigoporteur diphasique

Development and thermophysical characterization of a phase change material for the cold distribution by a two phase secondary refrigerant

• Auteur / Autrice : François Trinquet
• Direction : Laurent Royon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Rhéologie de la matière complexe, des fluides et matériaux industriels
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluides frigorigènes

Équilibre solide-liquide

Écoulement diphasique

Rhéologie

Résumé

L'objectif de cette thèse est d'étudier les caractéristiques thermophysiques d'un Matériau à Changement de Phase (M. C. P. ) pour la distribution de froid par fluide frigoporteur diphasique. L'avantage de travailler avec ce type de fluide consiste à utiliser comme moyen d'échange énergétique non seulement la chaleur sensible du fluide frigoporteur mais également l'énergie stockée ou cédée lors de la transition de phase du M. C. P. (solide- liquide dans notre cas). Le M. C. P. Proposé par cette étude est composé d'un élément à changement de phase, une paraffine issue de la famille des n-alcanes, avec un point de fusion de l'ordre de 7°C et d'une matrice à base de copolymère tribloc. Le compromis répondant le mieux aux besoins du point de vue énergétique et de la résistance mécanique nous entraîne à réaliser un M. C. P. Comportant 75% de paraffine et 25% de copolymère tribloc. Ce M. C. P. Ainsi constitué et immergé dans son fluide porteur, de l'eau, permet d'obtenir, pour des concentrations massiques de l'ordre de 30% en M. C. P. , des gains en terme de densité énergétique supérieurs à 50% par rapport au fluide porteur seul. Cette étude s'intéresse également à la qualité des échanges d'un tel fluide, que nous appelons coulis de paraffine stabilisée : le coefficient d'échange par convection de ce coulis peut s'avérer être supérieur à celui du fluide porteur seul suivant le fluide porteur considéré. Des études complémentaires ont été réalisées afin de déterminer des temps de fusion de ce type de M. C. P. En cuve agitée en vue d'être développées pour dimensionner des réseaux de distribution de froid utilisant notre coulis de paraffine stabilisée.

The aim of this thesis is to study the thermophysical characteristics of a Phase Change Material (P. C. M. ), for the cold distribution, by a two phase secondary refrigerant. The advantage of working with this type of fluid is to use, as a means of exchanging energy, not only heat sensitive refrigerant fluid, but also the energy stored or disposed of during the transition phase of P. C. M. (solid-liquid in our case). The P. C. M. Proposed in this study is composed of a phase change element - a paraffin from the family of n-alkanes - with a melting point 01 about 7°C and a matrix based on a copolymer triblock. The compromise that best meets the needs from the energy point of view and the solidity, led us to achieve an P. C. M. With paraffin 75% and 25% of copolymer triblock. This P. C. M. Thus formed and immersed in its fluid-carrying, water, can get for mass concentrations on the order of 30% in P. C. M. , gains in terms of energy density greater than 50% compared to only fluid bearer. The study also examines the quality of exchanges of such a fluid, which we call stabilised paraffin slurry the exchange ratio by convection of the grout can be higher than fluid bearer only after the fluid bearer considered. Additional studies were conducted to determine the melting time of such P. C. M. In an agitated tank in order to be developed to scale cold distribution networks using our stabilised paraffin slurry.