Dec 17, 2008 - par le flux d'air vers l'étage suivant. Soit p la quantité. d e m o u - ... e n v o y é e s s u r u n e f l a m m e e x t r a p l a t e. ( H 2 " ° 2 ^ o ù. e l l e s.
Environmental Technology Letters
ISSN: 0143-2060 (Print) (Online) Journal homepage: http://www.tandfonline.com/loi/tent19
Influence de la teneur en particules de l'atmosphere sur l'efficacite de piegeage des aerosols relation between particulate concentration in the atmosphere and aerosol collection efficiency G. Bergametti , R. Vie le Sage , B. Grubis , B. Dulieu & C. Elichegaray To cite this article: G. Bergametti , R. Vie le Sage , B. Grubis , B. Dulieu & C. Elichegaray (1982) Influence de la teneur en particules de l'atmosphere sur l'efficacite de piegeage des aerosols relation between particulate concentration in the atmosphere and aerosol collection efficiency, Environmental Technology Letters, 3:1-11, 297-304, DOI: 10.1080/09593338209384131 To link to this article: http://dx.doi.org/10.1080/09593338209384131
Published online: 17 Dec 2008.
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Date: 19 March 2016, At: 15:08
Environmental Technology Letters, Vol. 3, pp. 297-304 © Science and Technology Letters, 1982
INFLUENCE DE LA TENEUR EN PARTICULES DE L'ATMOSPHERE SUR L'EFFICACITE DE PIEGEAGE DES AEROSOLS RELATION BETWEEN PARTICULATE CONCENTRATION IN THE ATMOSPHERE AND AEROSOL COLLECTION EFFICIENCY G. Bergametti*, R. Vie le Sage*, B. Grubis*, B. Dulieu**, C. Elichegaray*
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* Laboratoire de Chimie Minérale des Milieux Naturels - ERA CNRS 889 Université Paris VII - 2 Place Jussieu - 75005 PARIS, France ** Laboratoire de Thermodynamique des Milieux Ioniques et Biologiques ERA CNRS 370 Université Paris VII - 2 Place Jussieu - 75005 PARIS, France (Received 2 March 1982; in final form 27 April 1982)
ABSTRACT The cal
association
technique
in
like
of a sampling X-ray
six granulomet ric
and
toxicity.
However,
nic
particules,
and
it e n d s
spectrometry
classes
t h e variation
mixing
such
in
a sa c a s c a d
allows,
corresponding
m a y induce,
u pwith
system
t o
in
time,
a
of a e r o s o l s w i c h
theory,
different
of a c m o s p h e r i c
load,
modification belong
impactor
and a n analyti-
to separate origines,
in p a r t i c u l a r of
t o different
t h e aerosol
residence
times
forthe submicro-
impaction
characteristics
classes.
INTRODUCTION La v
figure
1
e t d e viscosité
o
et
d e densité
distance ment en
illustre
dynamiqueu
p ,
direction
du¡et,les particules
1
s extraire
d ela plaque
d e particules
perpendiculairement
d e 's o r t i e
vont
d e l'impaction:
, chargé
e s tdirigé
S d u point
suffisante
le principe
d e s lignes
quand
u n j e t d'air
sphériques
à u n es u r f a c e ayant
d e courant
acquis
d e vitesse
d e diamètre plane
située
u n equantité
e t poursuivre
variable
leur
particules
vement sera
à trop
trajectoire
d'impaction.
la
la quantité
sortie
faible,
aux
forces
par
le flux Soit
vement
dont
seront
d e viscosité d'air p
vers la
d'une
de
masse
m ; si
est
animée
d'une
d e m o u -
d e la
e t entraînées
quantité
suivant. d e
particule
m o u -
sphérique
l'on admet vitesse
tuyère
soumises
l'étage
V
qu'elle identique
o au p
où
:
m
D
d'air : V = -1 p T T D ' V 6 " pp o o
PLAQUE
flux
représente
l igure
(1)
le
diamètre
d ela
particule.
297
D ' IMPACTION
I : Principe d ertmpaciiun
u n e
d e mouve-
FLUX D'AIR Les
à
e n cascade,
Seules Elle
l e sparticules
dont
e s t fonction,
la quantité
pour
d e m o u v e m e n t
u n e Vitesse
constante
e s tassez
V
à
élevée
c h a q u e
impacteront.
é t a g e ,
du diamètre
e t
o de
la densité
d e la
Toutes d'entrée, de
particule.
choses
o n fait
m o u v e m e n t
égales
varier
p a r ailleurs,
la vitesse
D E L'EGAI DE
L'EGAI série
(nylon
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aux
chargé
Les la
un étage
d e graphite)
tout
fluorescence
moins
X.
d e
exigeantes
s u r la
E T
manière
l e seffets
éviter
g é o m é t r i e
constitué
quantité
déterminé.
risque
sont
dictées
le
traitement
fortiori,
d e séchantillons
d e 6 étages,
d e l'impacteur
tout
d'impaction à
q u ela
tuyère
V E R I F I C A T I O N
électrostatiques propres
p e r m e t t e n t
la
M A R P L E
L e corps
à
W-de
ainsi
s u ru n é t a g e
e n c a s c a d e monojet
d e s surfaces Elles
D E
le diamètre
d e celle-ci
d e s particules
d e filtration).
e n réduisant
dimensions
a u travers
LA T H E O R I E
final
varier
8 0 ,E T A L O N N A G E
8 0 e s tun impacteur
(dont
métaux
d e l'air
nécessaire à l'impaction
R E A L I S A T I O N
en
e n faisant
disposés
e s te n
nylatron
d e contamination a u xmatières
dû
plastiques.
p a r l e s exigences
d e
p a r d e s techniques
(absorption
atomique,
activation
neu tronique ...). Nous
avons
artificiellement. granulométrique Un
b a r b a t a g e
un
aérosol
filtré. un
en
envoyées ture. la
montre
est
e t
donnée
à
la
2 0
seuils
L'efficacité
L e s
résultats
est
inférieure réalisé
scintillation plate
à 0 . 5
(
la
2
" ° 2 ^
o ù
raie
principale émise
a
d e collecte
.
a u moyen
m e m b r a n e . produit
préalablement
p e r m e t
d'obtenir
la c o n c e n t r a -
C e t aérosol
L e s particules s o n t
b r û I é e s
d ' u n filtre
pour
à
sont
e s t puisé
à
effectués
analyser
haute
le
l'étendue
constituant
int e r f é r e n tiel
à la m a s s e chlorure
d e
granulométrique
e t on
l'élément.
d e sodium
u n ec l a s s e d e p a r t i c u l e s
sont
t e m p é r a -
ou d u métalloïde
e s tproportionnelle
d ' u né t a g e p o u r
d e l'air
l'espace e t dont
du métal
découpant
le spectre à
à 10 %
d e s particules
e l l e s
é t é déterminé
dont
généré
d e 1 6 l / m n ..
d e BINEK
H
avec
d e dilution.
taille
caractéristiques
dimensionnels
o b t e n u s . s o n t
d e
u n aérosol
la g é o m é t r i e
dans
a u débit
d'aérosol
a q u e u s e d e NaCI
dont
d e l'air
à partir
e s tu n p u l v é r i s a t e u r
variables
réparties
à tester
d e lumière
p a rla f o r m u l e
ici
u n e c h a m b r e
mesure
extra
.
O n
d e0 . 0 3
déterminée
:
( *
la
d e sr a i e s
O n isole
d'obtenir
u n esolution
p a r le débit
d e proportionnalité
d e
5 p m ,
dans
d'impacteur
q u ela quantité
facteur
dispose à
a émission
dans
uniformément
d ' u n c o m p t e u r
y
p e r m e t t e n t
dans des proportions
contrôlée
s u r u n ef l a m m e
Il
d'air
dilué
d e particules
un étalonnage
le g é n é r a t e u r utilisé
s'effectue
d e l'étage
particule.
Le
être
d é n o m b r e m e n t
moyen
procédés
d e microbulles
e s tn o t a m m e n t
Le au
Différents
L a dilution
direction
s u r c e t appareil
e s tc o n t r ô l é ,
qui peut
air chargé
tion
effectué
concentration l'aérosol
d e
concentration
p o r t é s
l'aérosol
d e l'aérosol
s u r les c o u r b e s
S d el a p o p u l a t i o n
à l ' I R C H A - 9 1 1 7 0 V E R T
c o n c e n t i a t i o . " . ri c v
d'essai
t e s t é e
sont
L E P E T I T
298
testé
d'essai
( f i g . 2 ) .L e s p o i n t s é l i m i n é s .
\ I dont
l a population
On de
peut
en d é d u i r e
collecte
de 50
les d i a m è t r e s
de c o u p u r e
% de particules
sphériques
nombre
ETAGE
O
de densité
de p a r t i c u l e s
à une efficacité
2.19 (NaCI)
(Tableau
1).
°50
testées
1
non déterminé
2
190.000
3.20
p m
3
175.000
1.90
pu
h
73.000
1.25 p m
5
280.000
0.60 p m
Tableau 1 : Diamètre de coupure (D
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correspondant
) de l'impacteur
EGAI 80
r
étage 4
étage 2 100
100
50-
50
lOD
0.1
r % 100-
um
%
étage 3
50
Figure 2 : Courbes d'efficacité
de
l'on c o m p a r e MARPLE,
d'impaction
étage 5
100-
50
Si
10 D ym
0.1
les D
expérimentaux
on s'aperçoit
e x p é r i m e n t a l e d e PEGAI 80
auxD
q u ec e dernier
rend
(Tableau 2).
299
théoriques assez
bien
calculés compte
selon
le
modèle
des phénomènes
ETAGE
D
D
théoriques
50 e x p é r i m e n t a u x
1
8.75
non
2
3.90
3.20
3
2.17
1.90
4
1.17
1.25
5
0.65
0.60
Tableau 2 : Comparaison des diamètres de coupure (D
déterminé
) théoriques et expérimentaux
pour l'impacteur EGAI 80 (particules sphériques de densité 2.19).
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FACTEURS
CARACTERISANT
L E SD I F F E R E N T S ROLE
NIVEAUX
D'IMPACTION
:
DU DEBIT
4 C o m m e de
Reynolds,
V.A.M A R P L E
pour
e t K. V I L L E K E
un ¡mpacteur
à tuyère
rylindrique
Re (où A
Q représente partir
linéaire,
le débit,
d e la relation pour
chaque
n le nombre
entre
part,
si
l'on
injecte
que
nombre
(2)
d'orifices voyons
le nombre
d ' u né t a g e ,
o u en o u s
de Reynolds
p la densité
pouvons
obtenir
e t le débit
l'expression
du
d e l'air).
u n e relation
:
= K. Q avec K, = 1 1 iry Wn
dans
le
à :
4P
Re D'autre
e s té g a l
écrire
4PQ
=.
précédente, nous
étage,
, nous pouvons
(3)
nombre
de
Stokes
donnée
M A R P L E e t WILL EKE : 4P Stk
-
QCD2
p
(4)
9ïïnpW où la
C e s t le f a c t e u r valeur
du n o m b r e
de Cunningham de Reynolds donnée
CD2
Pour
un é t a g e
!
d o n n é , on a
p a r (2), on o b t i e n t
=
9 o W2 = este
:
9 S t k W2 „ Re
(5)
= K , on p e u t
donc
écrire
:
Pp
CD 3 Pour
un débit
donné, on a alors
Stk
=K
(6)
2 R e
R e = este e t
Stk
=
CD2 K.
avec
300
K
3
' R e
(7)
par
V.G. au
LEVICH
nombre
Eff
= 0
a montré
d'autre
part
qu'il
était
possible
d e lier
l'efficacité d e piégeage
d eStokes p a r:
s i S t k^
S t kc r i t i q u e
o ù S t kc r i t i q u e
= 0,08
et Eff
Stk2
=
p o u r Stk
>. S t k c r i t i q u e
(g)
(Stk+0,06)1
.
d.où
(0.06 / I f f )
Stk s
(9)
(1 - / Ë T f ) Si l'on
reporte
maintenant
c e t t e expression dans (7) : (0,06 / T 7 f )
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(1 -
. En e x p r i m a n t
Pour de
une
„ K
(10)
K3
9 p W ' ( 0 , 0 6 /T77) CD' = — = p Re(1 /Eff) P
efficacité
densité
CD' =
/ËTT)
connue,
fixée, en
pour
un
étage
se r e p o r t a n t
( 1 1 )
donné
et
à l'expression
pour
du
des
nombre
particules de
sphériques
Reynolds,
on
peut
é c r i r e que :
r, D
On
voit
donc
/K~4 ¡/~Z l/ » C :V- Q
q u e lorsque
à uneefficacité
le débit
d o n n é e , pour
une
membrane
colmatage
cascade
chute une
des
aussi,
départ.
Nous
filtration
passer
le débit
se produit
d'heures
difficilement
comme
voit
augmente.
contenant varie
d e s particules
en fonction
nous
chargée
contrôlable l'avons
d'impaction.
vu
du filtre
d'aérosol
du t e m p s
terminal
en particules
cherché
du
volume
d'air
précédemment,
Cette
sur
p a r suite
du
variation
peut
d'un ¡mpacteur
sub microniques,
le
débit
entraîne, non seulement
réellement
u n e variation être
évaluée
échantillonné, dans
le
temps
p a r le
calcul
(Tableau 3).
q u e c e sé c a r t s p e u v e n t donc
au niveau
d e 17 l / m n . à 8 l / m n .. C e c i
d e V.A. M A R P L E
avons final
correspondant
EXPERIMENTALE
l'air
d e l'air
(12) *• ' i l
d e s particules,
étage d'impacteur,
de
( f i g . 3 ) . En a t m o s p h è r e
caractéristiques
On
baisse, le d i a m è t r e
EN EVIDENCE
phénomène
du modèle
0 , 1 3 5 iryWJ • E f f t = e s t e = •——; 1—= 4 p (1 - V E f f ) P
du filtre.
en une quinzaine
à partir
de
même
variation
mais
filtrante,
progressif
Le en
J ' o n fait
„ K
un même
MISE Lorsque
avec
atteindre
à nous
libérer
différent.
301
30 S
en
de cette
plus
de
contrainte
la
valeur
p a r un
de étage
• 15
•
D 50 Q = 16 l/m m
•
10
• ••
• • •
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II niveau
est
FINAL
constitué
du d e r n i e r
étage.
DE F I L T R A T I O N
d'un
système
de
La figure 4 d o n n e La
8,23
p-m
11,00
Etage 2
3,67
pm
4,89
Etage 3
1,58
pm
2,13 p
Etage 4
0,65
y m
0,86
pm
Etage 5
0,37
pm
0,49
pm
à
plaque d' ¡mpaction
le f i l t r e
q u e le 1 / 3 d u v o l u m e
liant
l'on e x a m i n e
la
perte
les pertes
coefficient
=
Comme
K
la c o n t r a i n t e
de charge
des étages
coefficient
de l'ensemble
de
anneau
au
centre
sur un
support
calculées
charge
de charge écrire
de
manière
échantilloné,
au
débit
e s t de
au niveau
de
l'étage
:
de perte
de charge
de perte de
de charge
perte
de
(t
