Étude de la performance de filtres à fibres lors de la filtration d'aérosols liquides ou solides submicroniques PDF Download
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Book Description
Cette étude concerne la filtration par un filtre à fibres d'un gaz contaminé soit par des particules solides submicroniques soit par un aérosol liquide submicronique. Après une synthèse de l'ensemble des travaux réalisés antérieurement, nous nous intéressons dans un premier temps à caractériser les différents filtres (très haute efficacité et moyenne efficacité) mis à notre disposition. Les résultats expérimentaux relatifs à la filtration de particules solides nous ont permis de détailler le processus de colmatage et de décrire en particulier l'évolution de la perte de charge, de l'efficacité, du profil de pénétration de l'aérosol au sein du medium. Des observations au microscope montrent que dans une première étape du colmatage, des dendrites sont formées sur les fibres dans la profondeur du filtre et que dans une seconde étape un gâteau se construit sur la surface du filtre. L’originalité de la partie expérimentale réside dans la caractérisation du gâteau et la détermination du point de transition entre les deux phases de la filtration. Un nouveau modèle théorique a été développé et permet de rendre compte de l'ensemble des résultats expérimentaux. La filtration d'un aérosol liquide a été décrite et a mis en évidence l'existence d'une masse seuil pour laquelle on observe une brutale augmentation de la perte de charge du filtre, correspondant à la présence d'un film liquide forme sur la surface du filtre. L’influence de certains paramètres opératoires a été étudiée ainsi que la nature de l'aérosol, en particulier la tension superficielle du liquide. Enfin, diverses approches ont permis de décrire théoriquement les phénomènes observés et d'ouvrir différentes perspectives de modélisation plus fines.
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Cette étude concerne la filtration par un filtre à fibres d'un gaz contaminé soit par des particules solides submicroniques soit par un aérosol liquide submicronique. Après une synthèse de l'ensemble des travaux réalisés antérieurement, nous nous intéressons dans un premier temps à caractériser les différents filtres (très haute efficacité et moyenne efficacité) mis à notre disposition. Les résultats expérimentaux relatifs à la filtration de particules solides nous ont permis de détailler le processus de colmatage et de décrire en particulier l'évolution de la perte de charge, de l'efficacité, du profil de pénétration de l'aérosol au sein du medium. Des observations au microscope montrent que dans une première étape du colmatage, des dendrites sont formées sur les fibres dans la profondeur du filtre et que dans une seconde étape un gâteau se construit sur la surface du filtre. L’originalité de la partie expérimentale réside dans la caractérisation du gâteau et la détermination du point de transition entre les deux phases de la filtration. Un nouveau modèle théorique a été développé et permet de rendre compte de l'ensemble des résultats expérimentaux. La filtration d'un aérosol liquide a été décrite et a mis en évidence l'existence d'une masse seuil pour laquelle on observe une brutale augmentation de la perte de charge du filtre, correspondant à la présence d'un film liquide forme sur la surface du filtre. L’influence de certains paramètres opératoires a été étudiée ainsi que la nature de l'aérosol, en particulier la tension superficielle du liquide. Enfin, diverses approches ont permis de décrire théoriquement les phénomènes observés et d'ouvrir différentes perspectives de modélisation plus fines.
Author: Dominique Thomas Publisher: Elsevier ISBN: 008102116X Category : Science Languages : en Pages : 228
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Filtration of aerosols is omnipresent in our daily lives, in areas as diverse as health, the protection of people and the environment, and air treatment inside buildings. However, the collection of particles within a filter media is not, contrary to popular belief, linked to a simple screen effect. The phenomena involved are much more complex and require the consideration of aerosol interactions, filter media and process conditions to select the best fiber filter for a given application. Aerosol Filtration, book for students, hygiene or process engineers, fibrous media manufacturers, designers, and filtration system suppliers or users addresses the filtration of aerosols in six chapters. These chapters cover physics and aerosol characterization, the fibrous media, and efficiency and filter clogging by solid or liquid aerosols, with special attention to the filtration of the nanoparticles. - Analyses the behavior of fibrous media against solid and liquid aerosols - Presents models of efficiency and pressure drop - Introduces computing elements for estimating the lifetime of filters - Provides guidance for designing filters and predicting their behavior over time
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Les aérosols liquides peuvent constituer une part importante de la pollution atmosphérique ou des ambiances de travail. Ce travail s'inscrit dans une volonté d'amélioration des connaissances des performances d'un filtre à fibres au cours de son colmatage par un aérosol liquide. La filtration de particules liquides se singularise de celle de particules solides par l'apparition d'un régime de drainage caractérisé par une perte de charge constante et un écoulement du liquide collecté. De plus, lors de cette phase stationnaire de filtration, les mesures hydrodynamiques diffèrent notablement de celles obtenues avec des particules solides, en particulier la résistance du filtre à l'écoulement décroit avec la vitesse du gaz et l'efficacité massique du filtre est augmentée. Parallèlement, au cours du colmatage, nous avons observé une diminution des performances du filtre pour des particules inférieures à 300 nm et une augmentation de l'efficacité pour celles dont la taille est supérieure à cette valeur mettant ainsi bien en évidence l'influence de la vitesse interstitielle sur l'efficacité du filtre au travers des mécanismes de collection par diffusion et impaction inertielle. Une étude spécifique du régime de drainage a permis de constater que le balayage d 'un filtre par un débit de gaz exempt de particules, permet d'abaisser la perte de charge par élimination d'une partie du liquide collecté. Cependant, ces conclusions sont à nuancer puisqu'une augmentation du débit de gaz entraine, parallèlement, un ré-entrainement de particules qui rend moins efficace le filtre. Finalement la mise au point d'un modèle numérique permet de rendre compte de l'évolution progressive de la perte de charge et de l'efficacité du filtre au cours de son colmatage par un aérosol liquide. La modélisation s'avère intéressante puisque le profil de perte de charge en trois étapes est parfaitement reproduit, ainsi que la zone de faible efficacité (MPPS), récurrente pour les filtres à fibres.
Author: Dominique Thomas Publisher: ISTE Group ISBN: 1784052515 Category : Aerosols Languages : fr Pages : 217
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La collecte de particules au sein d’un média filtrant n’est pas, contrairement à la croyance générale, liée à un simple effet tamis. Les phénomènes mis en jeu sont beaucoup plus complexes et nécessitent de prendre en considération les interactions aérosols-médias filtrants et les conditions opératoires afin de choisir le meilleur filtre à fibres pour une application donnée. La filtration des aérosols présente tout d’abord les éléments essentiels pour une meilleure compréhension du comportement des particules au sein du média fibreux ainsi que les différentes techniques d’élaboration des médias filtrants et leur caractérisation. Les chapitres suivants analysent les performances initiales des médias fibreux, à savoir la perte de charge qui conditionne la dépense énergétique et l’efficacité de filtration. Enfin, deux chapitres fournissent des réponses aux utilisateurs pour lesquels l’évolution des performances des filtres au cours du temps et par conséquent leur durée de vie restent une donnée importante.
Author: Charlotte Godoy Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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L'épuration de l'air contaminé par les particules générées par de nombreux procédés industriels fait le plus souvent appel à la filtration au moyen de médias filtrants. Ces équipements collectifs de protection des personnes et de l'environnement sont éprouvés en termes d'efficacité initiale mais leur comportement au cours du temps reste difficilement prévisible. Ce constat est d'autant plus vrai lorsque ces dispositifs sont confrontés à un aérosol diphasique constitué de particules solides et liquides. Ces situations peuvent notamment être rencontrées lors de l'usinage de métaux, l'épandage de pesticides ou encore lors d'incendie dans des zones confinées comme les centrales nucléaires. L'étude proposée visera à établir les performances d'un média fibreux vis à vis d'aérosols diphasiques composés de particules solides nanostructurées et de gouttelettes (submicroniques ou microniques). Si la filtration d'aérosols solides ou d'aérosols liquides seuls est relativement bien documentée dans la littérature, aucune étude ne s'est intéressée à cette problématique d'aérosols diphasiques (surtout en termes de colmatage). Pour de forts ratios solide/liquide, l'évolution temporelle de la perte de charge devrait se rapprocher de celle d'un filtre soumis à des aérosols solides, à savoir une augmentation quasi-linéaire au cours du temps. Dans le cas d'un aérosol majoritairement constitué de gouttelettes, une stabilisation de la perte de charge, caractérisée par un état d'équilibre entre le débit massique de gouttelettes collectées et le débit de liquide drainé sur la face aval du filtre, pourrait être envisagée. Mais quid de l'évolution de la perte de charge entre ces deux extremums ? La détermination de l'évolution temporelle de l'efficacité de collecte est tout aussi incertaine et de plus se heurte à un véritable verrou métrologique. Une mesure fine et fiable de la concentration et de la distribution granulométrique d'un aérosol constitué d'agglomérats nanostructurés est déjà relativement complexe. La présence de gouttelettes rendra la mesure d'autant plus difficile car pourrait être à l'origine d'une modification de la distribution granulométrique des particules solides au cours de leur transport (impaction, condensation). De plus, la caractérisation d'un aérosol diphasique nécessitera le couplage de différents granulomètres basés sur des principes de mesure différents de façon à faire la distinction entre les particules liquides et solides. L'objectif de cette thèse a ainsi pour but de pallier l'absence de connaissance sur la filtration d'aérosols diphasiques dans une double optique de protection des personnes et de l'environnement.
Author: Dominique Thomas Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 123
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Dans le domaine de la filtration des aérosols solides ou liquides, les filtres à fibres demeurent les media les pus usités. Ils allient à la fois une grande efficacité et une grande souplesse d'utilisation. Si leur emploi est millénaire, une question pourtant subsiste : quelle est à priori leur durée de vie ? Cette dernière est caractérisée par une perte de charge acceptable afin de minimiser le coût énergétique de la filtration et/ou une bonne efficacité afin de respecter les normes. Répondre à cette simple question, c'est être capable de relier l'évolution de la perte de charge et de l'efficacité de collection au cours du colmatage aux caractéristiques du filtre et de l'aérosol et aux conditions opératoires. Ce manuscrit tente de faire ce lien à partir d'une synthèse bibliographique et de nos propres travaux de recherche. Mais cette étude a permis avant tout de dresser les limites de nos connaissances actuelles sur la filtration des aérosols par des filtres à fibres tant au niveau de la caractérisation des media fibraux que de la perte de charge ou de l'efficacité.
Author: Tom Frising Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 189
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Cette étude contribue à une meilleure compréhension des phénomènes et mécanismes rencontrés en filtration des aérosols liquides ou de mélanges d'aérosols liquides et solides afin d'améliorer la qualité de l'air dans les locaux de travail des industries mécaniques entre autres. La perte de charge et l'efficacité ont été étudiées principalement. Le 1 er chapitre présente le matériel et les méthodes utilisées. L'étude bibliographique ainsi que les résultats concernant les filtres vierges sont présentés dans le 2ème chapitre. Il traite également de l'efficacité initiale et de ses modélisations. L'étude bibliographique et les résultats concernant la filtration dynamique sont présentés dans le 3ème chapitre: l'évolution de la perte de charge, de l'efficacité ainsi que le cas des cycles de colmatage, modélisation phénoménologique. Le 4ème chapitre est consacré à la filtration des mélanges de particules solides et liquides. Une conclusion et des perspectives de cette étude sont présentées.
Author: Sophie Payet Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 298
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IL EST GENERALEMENT ADMIS QUE LA PERMEANCE P D'UN FILTRE DIMINUE AVEC L'AUGMENTATION DE SA PERTE DE CHARGE. CEPENDANT, NOS EXPERIENCES CONFIRMENT QUE DANS LE DOMAINE DE LA FILTRATION SUBMICRONIQUE, LORSQU'ON UTILISE COMME AEROSOLS D'ESSAIS DES PARTICULES LIQUIDES (DOP, DES, TBP, ... ET DIFFERENTES HUILES), ON OBSERVE L'EFFET INVERSE, A SAVOIR UNE BAISSE DU RENDEMENT DU MEDIA A MESURE QU'IL SE COLMATE. C'EST POURQUOI NOTRE TRAVAIL A POUR OBJECTIF L'ETUDE THEORIQUE ET EXPERIMENTALE DE LA FILTRATION STATIONNAIRE ET DYNAMIQUE DES AEROSOLS LIQUIDES SUBMICRONIQUES. DANS UNE PREMIERE PARTIE, NOUS ETUDIONS LA FILTRATION STATIONNAIRE DES AEROSOLS, DANS LE BUT DE VALIDER UN MODELE PARMI CEUX REPERTORIES DANS LA LITTERATURE. NOUS EXAMINONS DANS LE DETAIL SES LIMITES ET NOUS L'AMELIORONS AFIN DE L'UTILISER COMME MODELE DE BASE EN FILTRATION DYNAMIQUE. DANS UNE SECONDE PARTIE, NOUS ETUDIONS EXPERIMENTALEMENT ET THEORIQUEMENT LA FILTRATION DES AEROSOLS LIQUIDES. NOUS MONTRONS QUE L'EFFICACITE DE COLLECTION DU FILTRE TESTE DIMINUE LORS DE SON COLMATAGE PAR UN AEROSOL HUILEUX ET CE, QUELLE QUE SOIT LA TAILLE DE LA PARTICULE, DANS LA GAMME DE DIMENSIONS CHOISIE (0,02-0,5 M). NOUS DEDUISONS DE NOS EXPERIENCES UNE FORMULE SIMPLE QUI DEVRAIT PERMETTRE LA PREVISION DE L'AUGMENTATION DE LA PERMEANCE D'UN FILTRE EN FONCTION DE LA MASSE D'AEROSOLS LIQUIDES QU'IL A CAPTES
Author: T. Christopher Dickenson Publisher: Elsevier ISBN: 9781856173223 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 1084
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Following over 3,000 sales of the third edition, the fourth edition of Filters & Filtration Handbook is again destined to become the leading reference manual for filtration and separation products.The handbook is an essential reference tool for engineers, designers technicians, plant operators and consultants as well as staff with responsibility for purchasing, planning, sales and marketing. It is directly relevant to numerous industries including water, fluid power, chemicals, pharmaceutical, food and beverages, processing, general engineering, electronics and manufacturing.
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LES NOMBREUSES ETUDES REALISEES DANS LE DOMAINE DE LA FILTRATION DES AEROSOLS SONT PRINCIPALEMENT AXEES SUR LE MINIMUM D'EFFICACITE DES FILTRES LA OU INTERVIENNENT LES MECANISMES DE DIFFUSION ET D'INTERCEPTION. EN REVANCHE, LE REGIME INERTIEL RESTE ENCORE MAL CONNU. C'EST POURQUOI, NOUS ENTREPRENONS D'ETUDIER LE COMPORTEMENT DES FILTRES A FIBRES VIS-A-VIS DES AEROSOLS LIQUIDES MICRONIQUES AUX FORTES VITESSES DE FILTRATION TANT DANS LA PHASE STATIONNAIRE QUE DYNAMIQUE DE LA FILTRATION. DANS UNE PREMIERE PARTIE, NOUS ETUDIONS LA FILTRATION STATIONNAIRE DES AEROSOLS PAR DES FILTRES SPECIAUX A CARACTERISTIQUES STRUCTURALES BIEN CONNUES, LES FORMETTES. LES RESULTATS PRECIS OBTENUS AVEC CELLES-CI NOUS PERMETTENT, D'UNE PART DE SELECTIONNER DEUX MODELES DE LA LITTERATURE DECRIVANT LA DIFFUSION ET L'INTERCEPTION ET, D'AUTRE PART DE DETERMINER UNE CORRELATION EMPIRIQUE DECRIVANT L'IMPACTION INERTIELLE. CETTE CORRELATION EST ENSUITE VALIDEE SUR UN FILTRE INDUSTRIEL. DANS UNE SECONDE PARTIE, NOUS ETUDIONS EXPERIMENTALEMENT ET THEORIQUEMENT L'EVOLUTION DES PERFORMANCES D'UN FILTRE A FIBRES COLMATE PAR LES AEROSOLS LIQUIDES. NOUS MONTRONS QUE, DANS LE REGIME INERTIEL, L'EFFICACITE DU MEDIA CHUTE DANS LES PREMIERS INSTANTS DU COLMATAGE PUIS AUGMENTE UNE FOIS LE SEUIL DE COLMATAGE ATTEINT. LA MODELISATION DE L'EVOLUTION DE L'EFFICACITE A PARTIR DE NOTRE MODELE MODIFIE AFIN DE RENDRE COMPTE DU LIQUIDE PRESENT DANS LE FILTRE, DONNE DE BONS RESULTATS
Author: Pascale Penicot-Bauge
Author: Pascale Penicot-Bauge
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