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