Analyse expérimentale et modélisation du transfert de matière et du ...

Chapitre 3 : Expérimentation et résultats3.2.2 MétrologieDepuis les années 90, les techniques de mesure intrusives, pour déterminer lescaractéristiques hydrodynamiques locales des écoulements diphasiques, sont utilisées àl’IMFT. La métrologie adaptée pour décrire la phase continue, lorsque la fractionvolumique du gaz est supérieure à 2%, est l’anémométrie thermique à film chaud. Ellepermet de mesurer la vitesse instantanée du liquide. On a donc accès à la vitesse moyenneet à la turbulence dans la phase liquide (moments statistiques d’ordre supérieur à 1). Unesonde à fibre optique double a été employée pour mesurer le taux de vide, les diamètresde bulles et la vitesse dans la phase dispersée. L’originalité de ce travail par rapport auxétudes expérimentales antérieures au sein de l’IMFT, qui ont focalisé l’étude surl’hydrodynamique dans les écoulements diphasiques, est de mettre en œuvre une nouvelletechnique de mesure locale de la concentration d’oxygène dissous dans un écoulementdiphasique en utilisant une microsonde à oxygène. Ces trois techniques de mesures sontdécrites dans le paragraphe suivant.3.2.2.1 Anémométrie thermique à film chaudL'anémométrie à film chaud est une technique de mesure en un point fixe, faiblementintrusive. Son point fort est son excellente résolution spatiale et temporelle, qui en faitune technique de choix pour l'étude des fluctuations turbulentes. De plus, pour desécoulements diphasiques à fort taux de vide on est obligé d’utiliser cette technique car ilest impossible d’utiliser les techniques non intrusives, c’est la raison pour laquelle on achoisi cette technique. L’anémométrie thermique à film chaud à température constante aété adaptée et utilisée dans plusieurs travaux effectués au laboratoire (Bel F’dhila, 1991 ;Roig, 1993 ; Larue de Tournemine, 2001) pour des écoulements diphasiques à taux devide arrivant jusqu’au 15%.La sonde à film chaud utilisée dans ces expériences est de type 55R11 de chez Dantec. Ils’agit d’une sonde simple à film droit de diamètre 70 μ m et de longueur sensible 1.25mm. Elle est placée perpendiculairement à l’écoulement moyen, et donne donc accès à lavitesse verticale du liquide. La sonde est liée à un anémomètre du type Dantec (modèleStreamline 90N10). Le signal issu de l’anémométrie est numérisé par une carted’acquisition National Instruments AT-MIO 16 E10. Ensuite, le signal est enregistré surle disque de l’ordinateur. Le principe de la mesure par anémométrie thermique à filmchaud à température constante est bien détaillé par Larue de Tournemine (2001). La loi deKing permet d’avoir une relation entre la tension E délivrée par l’anémomètre et la vitesse20.5moyenne du liquide, donnée par : E = A + BU .Les deux coefficients A et B sont, à température constante, deux constantes obtenues parun étalonnage de la sonde à film chaud. Pour réaliser cet étalonnage, l’anémométrie laserà effet Doppler est utilisée comme référence. Le laser, de type Spectra Physics type 107B57