Modélisation de l'évaporation de gouttes multi-composants

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CHAPITRE 5 VALIDATIONS EXPERIMENTALES(Dg /Dg 0) 210.90.80.70.60.5EthanolExpérienceDiffusion InfinieDiffusion LimitéeDiffusion Effective0 0.5 1 1.5 2 2.5t /Dg 0 2 (s/mm 2 )K (mm 2 /s)0.350.30.250.20.150.10.050ExpérienceDiffusion InfinieDiffusion LimitéeDiffusion Effective0 0.5 1 1.5 2 2.5t /Dg 0 2 (s/mm 2 )10.9Ethanol 75% - butanol 25%0.30.25(Dg /Dg 0) 20.80.70.60.5ExpérienceDiffusion InfinieDiffusion LimitéeDiffusion Effective0 0.5 1 1.5 2 2.5t /Dg 0 2 (s/mm 2 )K (mm 2 /s)0.20.150.10.050ExpérienceDiffusion InfinieDiffusion LimitéeDiffusion Effective0 0.5 1 1.5 2 2.5t /Dg 0 2 (s/mm 2 )10.9Ethanol 50% - butanol 50%0.30.25(Dg /Dg 0) 20.80.70.60.5ExpérienceDiffusion InfinieDiffusion LimitéeDiffusion Effective0 0.5 1 1.5 2 2.5t /Dg 0 2 (s/mm 2 )K (mm 2 /s)0.20.150.10.050ExpérienceDiffusion InfinieDiffusion LimitéeDiffusion Effective0 0.5 1 1.5 2 2.5t /Dg 2 0 (s/mm 2 )10.9Ethanol 25% - butanol 75%0.30.25(Dg /Dg 0) 20.80.70.60.5ExpérienceDiffusion InfinieDiffusion LimitéeDiffusion Effective0 0.5 1 1.5 2 2.5t /Dg 2 0 (s/mm 2 )K (mm 2 /s)0.20.150.10.050ExpérienceDiffusion InfinieDiffusion LimitéeDiffusion Effective0 0.5 1 1.5 2 2.5t /Dg 0 2 (s/mm 2 )144
CHAPITRE 5 VALIDATIONS EXPERIMENTALES10.9Butanol0.30.25(Dg /Dg 0) 20.80.70.60.5ExpérienceDiffusion InfinieDiffusion LimitéeDiffusion Effective0 0.5 1 1.5 2 2.5t /Dg 2 0 (s/mm 2 )K (mm 2 /s)0.20.150.10.050ExpérienceDiffusion InfinieDiffusion LimitéeDiffusion Effective0 0.5 1 1.5 2 2.5t /Dg 2 0 (s/mm 2 )Figure 5.2 : Evolution de la taille de la goutte (à gauche) et de la constante d’évaporation K (à droite)pour chaque mélange éthanol / 1-butanol en fonction du tempsBien que le modèle à diffusion effective soit le seul modèle adapté aux conditionsexpérimentales, tous les modèles donnent tout de même des résultats très proches. Ils sonttous capables de prédire précisément la décroissance de la taille des gouttes.Si les différents modèles prévoient des évolutions de taille de goutte relativement proches, cen’est pas du tout le cas pour les débits de vapeur pour chaque espèce (exemple avec lemélange éthanol 50% / 1-butanol 50% sur la Figure 5.3). Le modèle à diffusion infinie peutprévoir des débits presque deux fois plus élevés pour l’éthanol ou deux fois plus faibles pourle 1-butanol. Le modèle à diffusion effective prévoit quant à lui un comportementintermédiaire.1412Ethanol76Butanoldm /dt (en µg/s)1086420Diffusion InfinieDiffusion LimitéeDiffusion Effective0 0.5 1 1.5 2 2.5t /Dg 0 2 (s/mm 2 )dm /dt (en µg/s)543210Diffusion InfinieDiffusion LimitéeDiffusion Effective0 0.5 1 1.5 2 2.5t /Dg 0 2 (s/mm 2 )Figure 5.3 : Evolution du débit massique de vapeur de l’éthanol (à gauche) et du 1-butanol (à droite)en fonction du temps pour le mélange éthanol 50% / 1-butanol 50%Ce comportement s’explique par les écarts de température de surface (Figure 5.4 à gauche) etde composition du liquide à la surface de la goutte (Figure 5.4 à droite) qui sont dues auxdifférences de diffusion de la température et des espèces dans le liquide.L’uniformité de la température du liquide supposée dans le modèle à diffusion infinie retardeeffectivement le chauffage de la surface de la goutte. Toute l’énergie reçue pour son145
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