Modélisation de l'évaporation de gouttes multi-composants

CHAPITRE 3 RESULTATS EXPERIMENTAUXtempérature peuvent être 5°C, ce qui est loin d’être négligeable. C’est pour cette raison qu’àpartir de maintenant, les températures mesurées seront déterminées en considérant que lacomposition reste égale à la composition initiale. Comme, il a été précisé auparavant, commela goutte s’évapore très peu, cette approximation est tout à fait acceptable et donnera desrésultats bien plus convenables.Température moyenne Tg (°C)50454035302520Acétone 60% - Ethanol 40%Calculée avec concentration mesuréeCalculée avec concentration imposéeTempérature moyenne Tg (°C)50454035302520Acétone 40% - Ethanol 60%Calculée avec concentration mesuréeCalculée avec concentration imposée150 10 20 30 40 50 60 70Hauteur h (mm)150 10 20 30 40 50Hauteur h (mm)Figure 3.17 : Evolution de la température moyenne des gouttes en fonction de la hauteur pour lesdeux mélanges avec la composition mesurée et la composition imposéeLes températures obtenues pour les trois liquides sont maintenant comparées. Comme lesprofils ne vitesses ne sont pas rigoureusement identiques (Figure 3.13), il est nécessaire detracer l’évolution de ces températures en fonction du temps et non de la hauteur. Malgré lepeu de temps écoulé et les interactions entre gouttes, le refroidissement des gouttes estimportant puisque moins de dix millisecondes sont nécessaires pour que leur températurediminue sous la température ambiante (Figure 3.18). Cette chute de température n’est pasuniquement due aux échanges de chaleur entre la goutte et le milieu ambiant par conduction etconvection, car si c’était le cas, tous les liquides se refroidiraient de façon similaire et seuls defaibles écarts apparaîtraient à cause des propriétés physiques (masse volumique, chaleurspécifique et conductivité thermique) et de la vitesse des gouttes qui diffèrent légèrement. Ilfaut donc tenir compte de l’évaporation de la goutte qui, même si elle est faible, consommeune quantité considérable d’énergie puisque les chaleurs latentes d’évaporation sontimportantes (5,0091.10 5 J/kg pour l’acétone et 8,4017.10 5 J/kg pour l’éthanol à la températurenormale d’ébullition). Comme à une température donnée, l’acétone s’évapore plus quel’éthanol, elle consomme plus d’énergie, d’où un refroidissement plus important pourl’acétone pur que pour les mélanges (Figure 3.18), malgré une chaleur latente d’évaporationplus faible. Une légère différence est visible entre les deux mélanges qui s’explique par leplus grand pourcentage d’acétone qui refroidit plus la goutte, ce composant s’évaporant plusque l’éthanol.107