Décharge par le bas

La même analyse est réalisée pour la décharge par le bas. Les courbes de température obtenues avec les deux coefficients d’échange, 0 et 5 W/(m².K) à la paroi sont présentées sur les figures ci-après et permettent de comprendre l’influence que peuvent avoir les pertes thermiques sur les profils de température dans le fluide caloporteur et dans le MCP.

- Les courbes de la température d’injection et de sortie du fluide caloporteur sont analysées sur la Figure IV-17.

- Les courbes de températures dans le MCP autour du tube central (tube n°1) sont présentées sur la Figure IV-18.

- Les courbes de températures dans le MCP entre les tubes périphériques (position 2-60) sont présentées sur la Figure IV-19.

- Les courbes de températures dans le MCP à la périphérie de la section d’essais sont présentées sur la Figure IV-20.

a) Sans pertes b) Avec pertes = 5 W/(m².K)

Figure IV-17 : Analyse de l’impact des pertes thermiques sur les courbes de température de fluide caloporteur lors de la décharge par le bas

a) Sans pertes b) Avec pertes = 5 W/(m².K)

a) Sans pertes b) Avec pertes = 5 W/(m².K)

Figure IV-19 : Analyse de l’impact des pertes thermiques sur les courbes de température du MCP entre les tubes périphériques lors de la décharge par le bas

a) Sans pertes b) Avec pertes = 5 W/(m².K)

Sur toutes les figures, le changement de coefficient d’échange à la paroi n’a pas d’influence notable sur la forme des courbes et leur répartition en fonction de la position axiale. En début de calcul, lorsque le MCP est encore liquide et que les pertes peuvent potentiellement jouer un rôle, la pente des courbes numériques est la même que la pente des courbes expérimentales pour les deux calculs, ce qui montre que les pertes jouent un rôle négligeable. Par ailleurs, l’augmentation des pertes à la paroi n’a pas d’impact sur le temps d’essai et la fin du changement de phase numérique correspond bien à la fin du changement de phase expérimental. Toutes ces remarques montrent que les pertes thermiques ne jouent qu’un rôle mineur en décharge.

De plus, comme la température du fluide caloporteur en entrée est proche de la température ambiante, les pertes thermiques sur le distributeur en aval et en amont de la section d’essais n’ont pas d’impact sur les températures réelles d’entrée et de sortie. Etant donné que les pertes ne jouent pas de rôle notable sur les courbes de température et qu’un coefficient d’échange de 5 W/(m².K) est représentatif de la réalité, le calcul avec 5 W/(m².K) est retenu pour l’analyse. Par ailleurs, on remarque un décalage en température du palier de changement de phase entre les températures de MCP expérimentale et numérique. Alors que les températures expérimentales présentent un point d’inflexion correspondant au début de la solidification plutôt autour de 32 °C, les courbes obtenues par le calcul présentent ce point d’inflexion à une température plus élevée, autour de 37 °C. Ce début de solidification est contrôlé par la répartition en fonction de la température de la courbe de capacité calorifique équivalente présentée précédemment sur la Figure IV-6. Or, on remarque avec ce calcul, que la plage de solidification n’est pas la même que la plage de fusion et que l’on ne peut ainsi pas utiliser la même courbe de capacité calorifique équivalente en décharge. Pour plus de précision, il aurait fallu utiliser une courbe de capacité calorifique équivalente déterminée en refroidissement pour un volume de MCP représentatif. Aucun appareil n’a été trouvé à ce jour pour mesurer une telle courbe. E. Pernot et al. [130] ont d’ailleurs montré l’importance de ce paramètre dans la simulation numérique du changement de phase et le besoin de continuer les recherches dans la caractérisation du MCP pour rendre les courbes de capacité calorifique équivalente et respectivement d’enthalpie spécifique indépendantes des conditions de mesure.

En conclusion, les essais de charge sont plus dépendants des pertes thermiques que les essais de décharge. En charge, la température du fluide caloporteur est 30 °C supérieure à la température ambiante et les pertes thermiques engendrées sur le distributeur-injecteur en amont et le collecteur en aval modifient les températures d’entrée et de sortie de la section d’essais. Comme ces pertes thermiques n’ont pas été calculées lors du dimensionnement de l’injecteur distributeur et que les températures réelles d’entrée et de sortie de la section d’essais n’ont pas été mesurées, il est nécessaire de les prendre en compte en augmentant artificiellement le coefficient d’échange à la paroi de la section d’essais jusqu’à 15 W/(m².K) à la charge. Pour la décharge, en revanche, la température d’injection du fluide caloporteur est proche de la température ambiante, les pertes thermiques en amont et en aval de la section d’essais sont donc moins importantes. Le calcul avec un coefficient d’échange de 5 W/(m².K) est ainsi représentatif de l’essai. On retiendra par ailleurs que les courbes de température numérique ne présentent pas le palier de changement de phase à la même température que l’expérimental, ce qui est dû à la courbe de capacité équivalente employée qui a été déterminée lors d’une fusion et n’est donc pas caractéristique de la décharge.