Utilisation de Matériau à Changement de Phase

[Youhou45]

Bonjour à tous.

Je suis sur un petit projet et j'ai un peu de mal sur la modélisation de ce dernier.


J'ai donc un pavé, en double parois que l'on peut fermer.
Concernant les parois:
1) la paroi extérieure, lambda₁, épaisseur e₁
2) la paroi intérieure, lambda₂, épaisseur e₂
3) l'intervalle entre ces 2 parois remplis avec un PCM (60°C), lambda_pcm, épaisseur e_pcm.

A l'intérieur de ce pavé j'entrepose des granulés chauffés à 70°C.

Le but est de déterminé l'épaisseur optimale de la double parois, sachant que les parois intérieur et extérieur font environ 2mm (+/- 1mm), afin de conserver la température à l'intérieur du pavé au bout de 4h dans un premier temps, et afin d'avoir une variation de température max de 10°C au bout de 4h dans le pavé dans un second temps.


J'aimerai connaitre vos suggestion. J'ai déjà effectué un bilan d'énergie pour le PCM, mais après, faut t'il effectuer un bilan global ou non ?


Merci, et bonne soirée !
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[moco]

Cette question de transfert de chaleur me semble placée sur le mauvais Forum. Il me semble que le transfert de chaleur est plutôt du domaine de la physique.

[Gramon]

j'ai du mal à saisir exactement le problème,

il faudrait d'abord que tu définisse exactement le problème (à moins que ce soit clair pour toi) et après il faut calculer la résistance de transfert de chaleur

[invite2313209787891133]

Bonjour

Il manque pleins de données: C'est quoi ce PCM ? Tu connais l'enthalpie de changement de phase ? Tu as une courbe de DSC ? Sa conductivité thermique ? Sa densité ? C'est quoi ces granulés ? Tu connais leur Cp, Leur densité ? Ce pavé est dans l'eau ? Dans l'air ? Il y a de la convection forcée ? Quelque chose autour ? Dans le vide ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Youhou45]

Bonjour,

Voici la fiche technique du PCM utilisé http://www.rubitherm.com/english/dow...ta_PX58_en.pdf .

Ce PCM contient donc du SiO2 et de la paraffine. Toutes les informations sont regroupées sur le PDF.
Concernant la courbe DSC, je n'en n'ai pas trouvé. Ou peut on en trouver ?

Le pavé sera dans l'air ambiant, et l'expérience se fera dans un environnement à 15°C.
Nous supposerons qu'il n'y a pas de convection forcée.

Pour Gramon: "le calcul de la résistance n'est pas difficile à faire si l'on considère uniquement le coefficient de conduction thermique du PCM. Mais le problème est que ce PCM réagira => changement de phase à 58° ici, et une réaction exothermique se produira qui aura pour effet de transmettre de la chaleur aux granulés qui eux en perdent. Le problème est que je ne connais pas la longueur de ce palier de changement de phase, ie combien de temps il dure.
Je suis allé consulter qq courbes DSC et je pense que ces dernières pourraient m'apporter une réponse.

Merci

[invite2313209787891133]

L'idéal serait d'avoir les courbes, mais tu vas pouvoir te débrouiller avec les données de la fiche en lien.
Tu poses l'équation exprimant la dissipation; je l'ai calculée pour toi:
température = t° ambiante +((t°initiale-t°ambiante)*e^(-durée/tau)
avec tau = (masse volumique * Cp * volume)/(coefficient d'échange * surface).

En coefficient d'échange tu peux prendre 8W/m².°C; pour le Cp tu prend 117/(66-51) (tu transformes l'enthalpie de changement d'état en Cp; ce n'est pas très rigoureux, mais ca donnera une approche acceptable).
Par contre il manquera le Cp de la boite, des granulés et leur masse. A toi de voir si tu peux les considérer comme négligeables.

[invite2313209787891133]

Au passage les performances de ce truc ne sont pas mirobolantes: 117/15°C*0.694 ca fait du 5400 kJ/litre, alors que de l'eau ordinaire est à 4180.

[Youhou45]

Le Cp de la boite variera pas mal vu que ce que l'on met dedans c'est de la nourriture... Comment pourrait on modéliser cela ? Sachant qu'une portion "normale" serait d'environ 350-400g.

Questions:
Quand tu fais 117/(66-51) le 66 et le 51 correspondent à quoi ? (température du palier de changement de phase ?)
Pour être sur, toutes les températures seront exprimées en K dans les équations et calculs ?
Quand tu parles de Volume, c'est le volume de PCM ?
Pour la surface, c'est bien la surface d'échange je suppose ?

Pour le Cp de la boite et la masse, ou vont ils intervenir dans l'équation ?

Dernière question, penses tu que ce soit une bonne chose d'utiliser ces éléments pour garder une nourriture au chaud en utilisant la chaleur latente ?

En tout cas je te remercie déjà pour tes réponses !

[invite2313209787891133]

Bonjour

Pour le Cp du contenu je pense que l'on peut prendre celui de l'eau (les aliments en sont majoritairement composés).
- 66-51 correspond au pallier en effet, on peut considérer que le Cp du matériaux "change" dans cette plage, ce n'est pas rigoureusement exact, mais pour la simulation ça revient au même.
- Exprimer les températures en K ou °C revient au même, vu que chaque fois on raisonne par delta de température.
- Je parlais du volume de PCM, mais il faudra bien sur prendre en compte le volume du reste; il a une inertie également.
- Pour la surface il s'agit en effet de la surface d'échange.
- Pour le Cp de la boite et du contenu il faudra faire une moyenne pondérée en raisonnant sur l'ensemble (on néglige les transferts internes par convection/conduction qui seraient trop difficiles à modéliser).
Pour conclure oui je pense que c'est une bonne idée, mais...il faut que le PCM soit déjà chaud avant d'y introduire l'échantillon, sinon ça ne servira a rien. De plus, pour aller au bout de la démarche, il faudrait rechercher l'optimum en ajoutant une couche d'isolant classique externe.

[Youhou45]

Merci de ta réponse, la couche d'isolant classique est déjà au programme.
Je te tiendrai au courant de l'évolution.

Bonne journée !