thesis

Etude de l'écoulement et du transfert de chaleur dans un milieu poreux avec changement de phase. : Application au stockage du froid.

Defense date:

Jan. 1, 2005

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Institution:

Pau

Disciplines:

Physics

Authors:

Directors:

Abstract EN:

The objective of this work is the study of an industrial process of energy storage which consists in the use of a cylindrical tank filled with encapsulated phase materials (PCM). A particularity is met in this kind of processes; it concerns the delay of the crystallization of the PCM, called supercooling phenomenon. A detailed analysis of the system permitted the development of the two-dimensional porous-medium model, which was made with two different approaches: quasistationary approximation and enthalpic formulation. First the numerical model has been compared with experimental results for the tank in vertical position; Then, the code was used to study the thermal behaviour of the tank in horizontal position. We found that the optimum running of the charge mode is obtained in the case of the vertical position where the motions due to the natural convection are in the same direction as the forced convection.

Abstract FR:

Ce travail présente une analyse du comportement d'un procédé de stockage du froid qui utilise une cuve de dimension importante, remplie d'un grand nombre de nodules contenant un matériau à changement de phase (MCP). Un fluide caloporteur liquide circule dans la cuve permettant les échanges d'énergie. Il est tenu compte de la différence entre le stockage (cristallisation) et le déstockage (fusion) due à la surfusion. Nous avons mis au point un nouveau modèle, basé sur l'approche milieu poreux, qui permet d'étudier l'influence de la convection naturelle au sein de la cuve. Le code validé à l'aide des résultats expérimentaux dans le cas d'un drainage vertical, permet d'étudier l'état de la cuve en position horizontale. A cause des phénomènes de convections naturelles donnant naissance à des chemins préférentiels, le drainage horizontal est moins efficace et les phases de stockage et de déstockage sont beaucoup plus longues qu'avec un drainage vertical.