Étude de la mise en suspension de particules lors de l’impact de gouttes

Study of airborne particles generated by the impact of droplets

• Auteur / Autrice : Charles Motzkus
• Direction : Etienne Géhin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers et de l'environnement. Physique des aérosols
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 12

Mots clés

Mots clés contrôlés

Particules (matière)

Impact

Gouttes

Aérosols

Résumé

L’impact de gouttes sur des surfaces est rencontré dans de nombreux procédés industriels et lors de processus naturels. L'étude de ce phénomène est fondamentale afin d’évaluer les sources potentielles de contamination dans le cas de scénarios de chutes de liquide sous forme de train de gouttes. Il y a très peu de données dans la littérature sur la mise en suspension dans le cas de l’impact de gouttes millimétriques. Le but de nos travaux est d’étudier expérimentalement l’émission de particules pendant l’impact de gouttes sur un film liquide. Des expériences ont été réalisées afin d’étudier l’influence de la vitesse d’impact et du diamètre des gouttes, de l’épaisseur du film liquide, de la tension de surface et de la viscosité du liquide sur la mise en suspension de microgouttelettes. Nos résultats, originaux, ont permis de valider l’utilisation de relations semi-empiriques déjà existantes, décrivant la transition entre les régimes de dépôt et d’éclaboussure, afin de déterminer la présence ou non de particules mises en suspension. Les microgouttelettes émises, de diamètre inférieur à cinquante micromètres, ont été caractérisées en termes de quantité et de distribution granulométrique. Nos résultats montrent l’influence combinée des paramètres étudiés sur la mise en suspension. Pour cette raison, il est intéressant d’utiliser les nombres adimensionnels, permettant de décrire le rapport entre les forces inertielles, de viscosité et de tension de surface, afin de comprendre physiquement la mise en suspension des particules.

A liquid droplet impinging onto surfaces occurs in many industrial and natural processes. The study of this phenomenon is fundamental in order to determine the potential sources of contamination in the case of scenarios of liquid falls such as dripping. There are very few data in the literature in the case of the impact of millimeter-size droplets. The purpose of our work is to study experimentally the particle emission during the impact of droplets onto a liquid film. Experiments were conducted to study the influence of the velocity and the diameter of the droplets, the height of the liquid film, the surface tension and viscosity of the liquid on the airborne particles. Our results, original, have made it possible to examine the relevance of existing relations, describing the transition between deposition and splash regimes, in order to determine the presence or not of airborne particles. The microdroplets produced, with diameters less than fifty micrometers, are characterised in terms of total mass and size distribution. Our results also show the influence of a combination of several factors on the production of airborne particles. For this reason, it is interesting to use dimensionless numbers, to describe the relationship between the inertial, viscosity and surface tension forces, in order to understand physically the emission of airborne particles.