Publication : Laboratoire d'essais

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  - RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
  - LABORATOIRE D'ESSAIS
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  - INFLUENCE DU RAPPORT DES DÉBITS D’AIR ET DE
  - LIQUIDE SUR LA FINESSE DES MICRO-BROUILLARDS par M. R. Boucher
  - Publication n° 154
  - (Extrait des Comptes Rendus des Séances de l’Académie des Sciences, T. 235, P. 1188-90 - Séance du 17 Novembre 1952)
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- - MÉGANIQUE. — Influence du rapport des débits d’air et de liquide sut' la finesse des micro-brouillards. Note (*) de M. Raymond Boucher, présentée par M. Gustave Ribaud.
  - L’étude granulométrique des micro-brouillards produits par des atomiseurs
  - pneumatiques spéciaux (faible surface de l’orifice de détente de l’air) montre que pour un certain rapport du débit d’air au débit de liquide Qa/Qi, la finesse de la ut être inversement proportionnelle à la pression dynamique de l’air cta ». La loi générale de proportionnalité directe doit se retrouver leurs de Qa/Q/.
  - Pour, creer-des micro-brouillards liquides dont la taille moyenne des particules soirsituée entre 0,1 et 5 y., on peut utiliser soit la méthode de l’ato-
  - misation pneumatique, soit celle de l’injection solide. Dans la première de ces techniques, le jet liquide, émis à faible vitesse, est soumis à l’action d’un courant gazeux de forte vitesse tandis que dans l’injection solide, c’est le jet liquide qui est animé d’une grande vitesse dans une atmosphère quasi immobile. Nukiyama et Tanasawa ont les premiers (1) fourni une équation empirique permettant de relier la finesse d’un micro-brouillard aux caractéristiques de fonctionnement d’un atomiseur pneumatique :
  - 585Vo V VP
  - gis
  - +
  - 9
  - où d,,== diamètre « volume-surface » (diamètre d’une goutte ayant le même rapport surface-volume que la somme de toutes les micro-gouttelettes) en microns.
  - Q/Qa = rapport du débit de liquide et du débit d’air à « vena contracta » ; V = vitesse relative entre le courant gazeux et l’écoulement liquide (m/sec); p = densité du liquide (g/cm2); u. == viscosité du liquide (poises); G = tension superficielle (dynes/cm).
  - Cette équation non dimensionnelle s’applique seulement pour les pulvérisateurs pneumatiques dans lesquels le liquide d’injection a une densité comprise entre 0,7 et 1,2 g/cm3, une tension superficielle entre 19 et 78 dynes/cm et une
  - (*) Séance du 10 novembre 1952.
  - (1) Trans. Soc. Mech. Engrs (Japan), 6, (22), série 7-série 8, 1940.
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  - viscosité entre 0,003 et 0,5 poise, la vitesse du gaz à « vena contracta » étant inférieure à celle du son. La plupart des atomiseurs pneumatiques fonctionnent avec un rapport Qa/Qi assez élevé et par conséquent l’augmentation de la pression dynamique (c’est-à-dire de V) dans la veine gazeuse au point où se produit la pulvérisation se traduit par une diminution de la taille moyenne des particules du micro-brouillard. G. Littaye (2) a montré en outre que le diamètre des plus grosses gouttes pouvant se trouver en équilibre dans le courant gazeux est inversement proportionnel à la pression dynamique maxima dans la veine.
  - Ayant eu l’occasion d’étudier les spectres granulométriques de micro-brouillards (3) émis par des atomiseurs pneumatiques à faible Qa/Q(<500), nous avons constaté que dans un tel domaine le diamètre moyen des gouttelettes ainsi que celui des plus grosses gouttes suivent une loi de variation exactement inverse de celle indiquée précédemment. Dans le tableau I nous avons rassemblé certaines des données les plus caractéristiques correspondant à une de nos séries d’essais.
  - N? dessoi Type de micro-brouillord n= 100exp/-9)5 des formule f des observe 4 grosses goules Q/0 Q v
  - / n=r0ocp(-235)46 1061 18,5 u 337u 4825 Z9cm”sec 408 misec
  - 2 n = 100esp/-248) 41 136 p 20,%H 412u 398 37msec 630m/sec
  - 3 m= 100esp/- 2,15)127 147H 216 43Zu 375 5cm}sec 802m/sec
  - 4 n= 100c4p/- 4,2)402 146u 3061 48.7 375 64cmisec 104 Im/sec
  - 5 n=100exp^- 42) 101 153/ 28,2 5121 370 Zbemsec 14%6 m/sec
  - Ces résultats montrent en effet une proportionnalité assez nette entre la vitesse des gaz éjectés pour fractionner le liquide à « vena contracta » et la taille des micro-gouttelettes produites. En examinant l’allure des courbes V == ©(Q) et V = O‘(Qa/Q/), on trouve une explication possible du phénomène. En effet, lors de l’accroissement de vitesse du gaz dans l’atomiseur, il se produit une succion du liquide à disperser qui est de plus en plus intense; en d’autres termes, l’accroissement de Qi est plus rapide que celui de Qa et ceci se traduit par la courbe à allure descendante de la fonction H'. Une augmentation
  - (2) Chal. et Ind., 238, 1947, p- 3-7.
  - (3) R. Boucher, Chal. et Ind. (sous presse).
  - (*) La série d’essais du tableau I a été effectuée avec des atomiseurs pneumatiques fonctionnant à l’azote et dispersant une solution à 0,1 % du di-octyl-succylsulfonate de sodium (densité du liquide 1,086 g/cm3, viscosité 0,01 poise, tension superficielle 36 dynes/cm).
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- - ultérieure de la pression de gaz (au delà de 6 kg/cm2 par exemple) ne se traduirait sans doute plus par une forte diminution de la taille particulaire, étant donné que QZ doit atteindre très vite une valeur « critique » difficile à dépasser. On peut donc prévoir en théorie l’apparition d’un « seuil » qui, pour une certaine valeur de Qa/Qi(à déterminer pour chaque atomiseur), permettrait de retrouver les lois générales de l’atomisation pneumatique telles qu’elles ont été explicitées par G. Littaye (4) et les auteurs japonais.
  - Remarquons enfin que dans le domaine spécial (vitesses d’air supersoniques à l’éjection) où nous avons appliqué la formule I, celle-ci fournit des d,s croissant dans le même sens, mais beaucoup plus élevés que ceux observés expérimentalement. Le même fait avait d’ailleurs été signalé (5) dans le domaine (Qa/Qi > 5 ooo).
  - Les analyses de micro-brouillards ont été effectuées à 5 m de distance sur l’axe de l’atomiseur avec la technique de captation sur fils de plexigum (6)(7).
  - (4) Group. Rech. Aero, Note technique, n° 19, 1945.
  - (5) 11. C. Lewis, D. C. Edwards, M. J. GOGLIA, R. RICE et L. W. SMITH, Ind. Eng. Chem., 1947, p. 2424-2427.
  - (6) E. BRUN, L. DEMION et M. Vasseur, Comptes rendus, 224, 1947, p. 1518.
  - (7) R. BOUCHER, Comptes rendus, 230, 1950, p. 1826.
  - (Extrait des Comptes rendus des séances de l'Académie des Sciences, t. 235, p. 1188-1190, séance du 17 novembre 1952.)
  - GAUTHIER-VILLARS, IMP.-LIBRAIRE DES COMPTES RENDUS DES SEANCES DE L ACADEMIE DES SCIENCES.
  - 143083-52
  - Paris. — Quai des Grands-Augustins, 55.
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