Suspensions de mMCP pour la gestion thermique

Contexte : Les data centers sont aujourd’hui de véritables sources génératrices de chaleur. L’énergie électrique consommée par les serveurs est presque entièrement transformée en chaleur, qui doit être évacuée en continu pour garantir le bon fonctionnement et la durabilité des équipements. Cette contrainte a conduit à l’évolution des technologies de refroidissement et au développement de solutions de valorisation de la chaleur fatale, notamment via des fluides caloporteurs. Dans ce cadre, cette étude porte sur un fluide innovant à double fonction : vecteur de chaleur et moyen de stockage thermique. Cette propriété repose sur l’intégration de microcapsules contenant un matériau à changement de phase solide-liquide, capable d’absorber et restituer efficacement l’énergie thermique. Objectif : Notre étude concerne une suspension de matériaux à changement de phase sous forme de microcapsules. Elle vise à analyser la stabilité et les propriétés d’écoulement de ce fluide diphasique, capable de stocker l’énergie sous forme de chaleur latente. L’objectif est d’évaluer ses performances et de déterminer une concentration optimale en microparticules, assurant un compromis entre bonne fluidité et capacité de stockage thermique. Méthode et analyses : La stabilité des suspensions de μMCP est d’abord examinée par observation visuelle de la stratification, selon un protocole expérimental permettant d’identifier les phénomènes de sédimentation et de séparation de phases en fonction de la concentration en particules. Cette approche est complétée par des mesures quantitatives de turbidité, utilisées pour suivre l’évolution de la dispersion au fil du temps et caractériser les mécanismes d’agrégation. Les propriétés thermo-rhéologiques des matériaux sont étudiées à l’aide d’un rhéomètre, via des essais en balayage de température sous gradient de cisaillement imposé. Des études en régime oscillatoire sont également réalisées afin de caractériser la réponse sur une large plage de fréquences. L'ensemble de ces analyses permettent de quantifier le comportement des suspensions soumises à des cycles thermiques sous écoulement dans leur utilisation pratique. À l’aide d’un dispositif expérimental maintenant le fluide au repos, la cinétique de fusion est étudiée. Les résultats sont comparés à des simulations issues d’un modèle phénoménologique basé sur trois temps caractéristiques, afin d’estimer la durée des changements de phase en conditions statiques. Une attention particulière est portée à l'effet de la fraction massique en μMCP dans les suspensions, en évaluant son influence sur la stabilité et les propriétés rhéologiques. Cette analyse permet de mieux comprendre les mécanismes d’écoulement thermo-convectif. Enfin, le travail vise à évaluer la pertinence du modèle proposé et à identifier des axes d’optimisation pour développer des fluides caloporteurs plus performants.

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