2.2.3.1 Grandeurs caractéristiques des gouttelettes
issus d'un aérosol
Un aérosol se définit comme un brouillard de
gouttelettes issues de l'atomisation d'un jet primaire évoluant dans un
milieu gazeux. Les gouttelettes constituant l'aérosol ont des tailles et
des vitesses différentes. Toutefois, il est nécessaire de
chiffrer ces grandeurs.
Les gouttelettes liquides sont supposées
sphériques, leurs tailles sont donc représentées par leur
diamètre. La distribution des tailles est représentée en
nombre ou en volume sous forme d'histogramme. Cet histogramme contient
plusieurs plages de diamètres caractéristiques. Dès lors,
pour chaque distribution de gouttelettes, deux familles de diamètres
caractéristiques sont associées à savoir les
diamètres moyens et les diamètres représentatifs de la
distribution.
? Les diamètres moyens :
D10 : diamètre correspondant à la moyenne
numérique des diamètres des gouttelettes de l'aérosol
appelé « Arithmetic Mean Diameter (AMD) et il se définit
:
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? ?? ????(??)????
??10 = (2.1)
? ?? ????(??)
avec ????(??) et ???? étant respectivement le nombre de
gouttelettes et le diamètre géométrique de chaque
gouttelette.
D20 : diamètre de la gouttelette dont la surface est la
surface moyenne des gouttelettes de l'aérosol considéré,
il est défini comme :
??20v??????(??)????2 (2.2)
= ??? ????(??)
D30 : correspond à la gouttelette dont le volume est le
volume moyen des gouttelettes de l'aérosol considéré.
??30 = v? ????(??)???? 3
3 ?? (2.3)
??? ????(??)
D32 : correspond au diamètre de la gouttelette qui a le
même rapport volume sur surface que celui de la totalité de
l'aérosol. Ce diamètre est intéressant pour les
aérosols pour lesquels la vaporisation joue un rôle important. Ce
diamètre est appelé « Sauter Mean Diameter (SMD) » et
se définit comme :
? ????(??)????3
?? (2.4)
??? ????(??) ????2
? Les diamètres représentatifs :
La distribution volumique de gouttelettes est une autre
manière de caractériser une distribution de gouttelettes. Ces
diamètres sont déterminés à partir de la fraction
volumique de l'aérosol noté fV et du volume total noté
tV.
???
6????(??)????3
??
???? = ???? ???????? ???? = ?????(??)????
?? (2.5)
3
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2.2.3.2 Techniques de mesures granulométrique de
l'aérosol
De nombreuses techniques de mesures granulométriques
existent, le choix de la technique dépend des paramètres à
étudier et de l'environnement du milieu étudié. Les
principales techniques de mesure utilisées de nos jours sont des
systèmes optiques qui offrent l'avantage d'être rapides et non
intrusifs. Deux grandes techniques de mesure d'aérosols sont
utilisées :
? La granulométrie à diffraction : la mesure est
effectuée à l'aide d'un faisceau laser se basant sur la
théorie de Mie de diffusion de la lumière [J. Swithenbank et al.,
1976]. Le principe est basé sur l'interaction du faisceau avec la
gouttelette, le faisceau de diffraction sur la gouttelette présente un
angle de déviation dépendant de la taille de la gouttelette
rencontrée. Cette méthode permet d'obtenir la distribution
volumique des tailles de gouttelettes présentes dans le volume de
mesure.
? Le PDI (Phase Doppler Interferometer), le PDPA (Phase
Doppler Particule Analyser) dont le principe s'appuie sur la théorie de
la diffusion de Mie de la lumière. Le volume de mesure est
délimité par la cohérence des faisceaux lasers par paires
de deux, formant ainsi un réseau de franges. Lorsque la gouttelette
traverse le volume délimité par les faisceaux, le mouvement
crée une lumière diffusée qui sera
récupérée au voisinage de l'ange de diffusion. Le
déphasage entre signaux est ainsi récupéré, ce
dernier est proportionnel à la vitesse et au diamètre de la
gouttelette. Une distribution granulométrique numérique de
tailles et de vitesses caractérisant l'aérosol est ainsi
obtenue.
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