Amélioration des performances des matériaux fibreux non-tissés chargés par décharge couronne utilisés pour la filtration de l'air

Improved performance of nonwoven fibrous materials charged by corona discharge used for air filtration

• Auteur / Autrice : Ali Fatihou
• Direction : Lucian Dascalescu, Noureddine Zouzou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance le 12/10/2016
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pôle poitevin de recherche pour l'ingénieur en mécanique, matériaux et énergétique - PPRIMME (Poitiers)
• Partenaire(s) de recherche : faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
• Jury : Président / Présidente : Jean-Hugues Paillol
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lucian Dascalescu, Noureddine Zouzou
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Laurentiu Marius Dumitran, Laurent Boudou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrostatique

Filtration

Effet couronne

Non-tissés

Potentiel de surface

Mots clés libres

Électrostatique

Décharge couronne

Médias non-Tissés

Charge électrique

Filtration d'air

Déclin de potentiel de surface

Electrostatics

Corona discharge

Non-Woven fabrics

Electric charge

Air filtration

Surface potential decay

Résumé

La démarche expérimentale menée dans cette thèse a eu comme objectif l'étude des facteurs qui influent l'efficacité de collecte des médias non-tissés chargés par décharge couronne, utilisés pour la filtration de l'air. Les recherches se sont focalisées sur les techniques faisant appel à la décharge couronne en configuration fil-plan et en configuration triode (électrode duale + grille + plan de masse). L'étude s'est déroulée en trois phases : (1) mise au point de dispositifs expérimentaux pour générer la décharge couronne et mesurer le potentiel électrique à la surface des échantillons chargés ; (2) caractérisation de l'état de charge des médias ; (3) évaluation de l'efficacité de collecte, en corrélation avec les résultats des mesures de charge. La distribution de charges a été plus homogène en configuration triode et le niveau de charge a été meilleur en polarité positive. Le déplacement de l'échantillon dans la zone de décharge électrique permet de mieux uniformiser la distribution de la charge. L'augmentation du courant de décharge et du potentiel de grille permet d'amplifier le niveau de charge des médias, suite à l'intensification du champ électrique moyen entre l'électrode active et le plan de masse (en configuration fil – plan), ou entre la grille et le plan de masse (en configuration triode). L'efficacité de la collecte est meilleure si la charge est uniformément déposée, sous l'action d'un champ électrique plus intense. Elle est plus élevée pour les configurations dites « multicouches » où la captation des particules est améliorée par l'association de plusieurs mécanismes physiques, mettant en jeux des forces électriques et mécaniques.

The experimental approach undertaken in this thesis was aimed at the study of the factors affecting the collection efficiency of nonwoven media charged by corona discharge, used for air filtration. Research was focused on techniques using the corona discharge generated by wire-plane and triode configurations (dual electrode + grid + ground plane). The study was conducted in three phases: (1) development of experimental devices to generate corona discharge and measure the electrical potential on the surface of charged samples; (2) characterization of the electrostatic charge state of the media; (3) evaluation of the collection efficiency, correlated with the results of charge measurements. The charge distribution was more homogeneous in triode configuration and the charge level was higher in positive polarity. The sample movement in the electric discharge zone allowed for more uniform distribution of the charge. The increase of the discharge current and gate voltage amplifies the charge level of the media, due to the intensification of the average electric field between the active electrode and the ground plane (configuration wire - plane) or between the gate and the ground plane (in triode configuration). The collection efficiency is better when the charge is uniformly deposited, under the action of a strong electric field. It is higher for the so-called ''multi-layer'' configurations where the capture of the particles is improved by the combination of several physical mechanisms, involving electrical and mechanical forces.