ÉLABORATION ET ETUDE EXPERIMENTALE DES PROPRIETES THERMOPHYSIQUES DES MATERIAUX A CHANGEMENT DE PHASE

Abstract

Résumé : Ce travail de mémoire de PFE s'inscrit dans un projet de recherche PRFU axé sur l'étude expérimentale des matériaux à changement de phase tels que la paraffine RT50 et la cire d'abeille avec du plâtre algérien. Les matériaux et les protocoles de préparation des composites plâtre-MCP ainsi que les dispositifs expérimentaux sont présentés. Dans ce travail, nous avons mené une enquête détaillée et une étude expérimentale des propriétés thermo-physiques des matériaux à changement de phase. Des méthodes expérimentales ont été utilisées pour déterminer les propriétés thermo-physiques des composites plâtre-PCM, à savoir la conductivité thermique, la chaleur spécifique et la densité. Ces mesures ont été suivies des recherches expérimentales en laboratoire pour : - étude du comportement thermique du gypse-MCP pour plusieurs cas (ratio différent de MCP dans le plâtre, température de changement de phase différente), - Etudier le comportement thermique d'une paroi extérieure intégrant des matériaux à changement de phase dans son enveloppe (comme moyen d'améliorer l'inertie thermique). L'analyse des résultats montre que le mélange plâtre-MCP2 à 50% est le plus capable de stocker de l'énergie, atteignant environ 22500 (J/Kg °C).L'analyse montre que les résultats expérimentaux pour notre cas sont cohérents avec la réalité physique et d'autres études qui ont été faites.

Mots clés : Stockage thermique, Matériaux à changement de phase (MCP), paraffine, La cire d’abeille, propriétés thermo-physiques.

Abstract: This PFE thesis is part of a PRFU research project focused on the experimental study of phase change materials such as RT50 paraffin and beeswax with Algerian plaster. Materials and preparation protocols for plaster-MCP composites as well as experimental devices are presented. In this work, we conducted a detailed investigation and experimental study of the thermo-physical properties of phase change materials. Experimental methods were used to determine the thermo-physical properties of plaster-PCM composites, namely thermal conductivity, specific heat and density. These measurements were followed by experimental research in the laboratory to: - study of the thermal behavior of gypsum-MCP for several cases (different ratio of MCP in the plaster, different phase change temperature), - Study the thermal behavior of an exterior wall incorporating phase change materials in its envelope (as a means of improving thermal inertia). The analysis of the results shows that the plaster-MCP2 mixture at 50% is the most capable of storing energy, reaching about 22500 (J/Kg °C). The analysis shows that the experimental results for our case are consistent with physical reality and other studies that have been done.

Keywords: Thermal storage, Phase Change Materials (PCM), paraffin, beeswax, thermo-physical properties.

ملخص : أطروحة PFE هذه هي جزء من مشروع بحث PRFU يركز على الدراسة التجريبية لمواد تغيير الطور مثل RT50 البارافين وشمع العسل مع الجص الجزائري. المواد وبروتوكولات التحضير لمركبات الجص- MCP وكذلك الأجهزة التجريبية معروضة. في هذا العمل ، أجرينا تحقيقًا مفصلاً ودراسة تجريبية للخصائص الحرارية الفيزيائية لمواد تغيير الطور. تم استخدام الطرق التجريبية لتحديد الخصائص الحرارية الفيزيائية لمركبات الجص- PCM ، وهي التوصيل الحراري والحرارة النوعية والكثافة. تم اتباع هذه القياسات ببحوث تجريبية في المختبر من أجل: - دراسة السلوك الحراري للجبس- MCP لعدة حالات (نسبة مختلفة من MCP في الجص ، تغير درجة حرارة الطور المختلفة) ، - دراسة السلوك الحراري لجدار خارجي يتضمن مواد متغيرة الطور في غلافه (كوسيلة لتحسين القصور الذاتي الحراري). يوضح تحليل النتائج أن خليط الجص- MCP2 بنسبة 50٪ هو الأكثر قدرة على تخزين الطاقة ، حيث يصل إلى ما يقرب من 22500 (J / Kg ° C) ويظهر التحليل أن النتائج التجريبية لحالتنا تتوافق مع الواقع المادي و دراسات أخرى تم إجراؤها. الكلمات المفتاحية: التخزين الحراري ، مواد تغيير الطور (PCM) ، البارافين ، شمع العسل ، الخصائص الحرارية الفيزيائية