Simple method to determine the effective conductivity of porous media saturated with a phase changing liquid

Abstract

Effective thermal conductivities of porous materials saturated with phase changing liquids, needed for the proper design of, for example, storage type heat exchangers or rectification columns, cannot be computed reliably from models available in the literature. To overcome this drawback a very simple measurement technique was conceived. It can easily be applied by using inexpensive and easy to build test cells. Measurements of heat flows or temperature distributions are not needed. The only requirement is that heat transfer surfaces in contact with thet substance can be changed and maintained at a desired temperature for freezing or melting the phase change material (PCM). Effective thermal conductivity data are listed for different porous metals of different shape and porosity, and saturated with water (ice). It can be assumed that these data are accurate because the thermal conductivities of pure solid or liquid PCM were measured accurately. Some quality criteria are introduced which will be helpful in the proper desin of latent energy stores.

Résumé

Les conductivités thermiques effectives de matériaux poreux saturés par des liquides avec changement de phase nécessaires pour concevoir correctement, par example, des échangeurs de chaleur à accumulation ou des colonnes de rectification, ne peuvent être calculées de façon fiable à partir des modèles déjà publiés.our surmonter cet inconvénient on a conçu une technique de mesure très simple. Elle peut être facilement appliquée en utilisant des cellules d'essai peu coûteuses et faciles à construire. On n'a pas besoin de mesures des flux thermiques ni des répartitions de la température. La seule exigence est que les surfaces de transfert de chaleur en contact avec la surface d'essai puissent être modifées et maintenues à la température désirée pour la solidification ou la fusion du matériau à changement de phase (PCM). Les conductivités thermiques effectives sont mentionnées pour différents métaux poreux de différentes formes et porosités et saturés avec de l'eau (glace). On peut supposer que ces renseignements sont précis parse que les conductivités thermiques de PCM solide ou liquide ont été mesurées avec précision. Quelques critères de qualité sont introduits, qui peuvent être utiles pour la conception correcte d'accumulateurs à ènergie latente.