Introduction
Les PCM (matériaux à changement de phase) sont des matériaux utilisés comme systèmes de stockage de chaleur latente. L'enthalpie de transition de la phase solide à la phase liquide est ainsi utilisée pour le stockage de la chaleur. Le champ d'application des systèmes de stockage de chaleur latente s'étend des chauffages de poche aux textiles fonctionnels, en passant par les éléments de murs et de plafonds dans la construction de bâtiments. Les propriétés thermophysiques d'un échantillon de PCM d'extraits de plantes ont été étudiées à l'aide du LFA 467 HyperFlash® et du DSC 204 F1 Phoenix® .
Conditions d'essai
LFA :
- 30°C à 150°C échantillon solide dans le porte-échantillon standard (chauffage)
- 220°C à 30°C échantillon liquide dans le porte-échantillon PEEK (refroidissement), voir figure 1
DSC :
- -chauffage et refroidissement de 10°C à 225°C
Résultats des mesures
La figure 2 montre le chauffage et le refroidissement de l'échantillon de PCM à l'aide de la DSC. La Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion de l'échantillon commence à environ 165°C (début), mais la CristallisationLa cristallisation est le processus physique de durcissement au cours de la formation et de la croissance des cristaux. Au cours de ce processus, la chaleur de cristallisation est libérée.cristallisation pendant le refroidissement ne reprend qu'à environ 123°C. Cet effet peut également être observé pour les mesures LFA. Les carrés rouges de la figure 3 représentent la Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique de l'échantillon de MCP pendant le refroidissement (de liquide à solide). L'augmentation de la Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique peut être liée à la Transitions de phaseLe terme de transition de phase (ou changement de phase) est le plus souvent utilisé pour décrire les transitions entre les états solide, liquide et gazeux. transition de phase. Comme les points de mesure ont été enregistrés pendant le refroidissement, la Transitions de phaseLe terme de transition de phase (ou changement de phase) est le plus souvent utilisé pour décrire les transitions entre les états solide, liquide et gazeux. transition de phase apparaît entre 120°C et 150°C. Les triangles rouges de la figure 3 représentent la Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique pendant le chauffage de l'échantillon de MCP. Les deux mesures sont en bon accord l'une avec l'autre. Ce n'est qu'à 150°C que l'on observe une différence significative, qui s'explique par les différents états des échantillons (liquide et solide) résultant des différentes températures de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion et de CristallisationLa cristallisation est le processus physique de durcissement au cours de la formation et de la croissance des cristaux. Au cours de ce processus, la chaleur de cristallisation est libérée.cristallisation.
La figure 4 montre les propriétés thermophysiques lors du chauffage de l'échantillon de MCP entre 30°C et 220°C en tant que combinaison des deux mesures. La Transitions de phaseLe terme de transition de phase (ou changement de phase) est le plus souvent utilisé pour décrire les transitions entre les états solide, liquide et gazeux. transition de phase solide à liquide peut être clairement identifiée dans la Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique ainsi que dans la Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique et la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique au moyen d'une étape entre 150°C et 180°C.
Résumé
Le porte-échantillon spécial pour les liquides et les pâtes (porte-échantillon en PEEK) permet d'étudier la Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique des échantillons de MCP, même dans la masse fondue, au moyen de la LFA. Les mesures comparatives avec et sans le porte-échantillon pour liquides dans la gamme des solides sont en bon accord tant qu'il y a un bon contact entre l'échantillon et le porte-échantillon (analyse à 3 couches). Les mesures DSC permettent de tirer des conclusions sur le comportement de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion et de CristallisationLa cristallisation est le processus physique de durcissement au cours de la formation et de la croissance des cristaux. Au cours de ce processus, la chaleur de cristallisation est libérée.cristallisation des échantillons et fournissent des données sur la Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique. Les mesures des deux méthodes permettent ensuite d'obtenir des informations fiables sur la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique de l'échantillon de MCP dans les domaines solide et liquide.