Modélisation de l'évaporation de gouttes multi-composants

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CHAPITRE 5 VALIDATIONS EXPERIMENTALESchauffage est répartie dans tout le liquide, contrairement aux modèles à diffusion limitée eteffective où elle sert d’abord à chauffer le liquide principalement la surface et sa proximité,avant de chauffer le reste de la goutte par conduction et convection.En ce qui concerne la fraction d’éthanol liquide à la surface (Figure 5.4 à droite), elle chute audébut de l’évaporation pour les modèles à diffusion limitée et effective. La quantité d’éthanolliquide évaporé à la surface est difficilement renouvelé à cause de la faible diffusion desespèces liquides à l’intérieur de la goutte. Quant au modèle à diffusion infinie, il la renouvelleinstantanément par sa composition uniforme du liquide.Tg s (°C)80706050403020Diffusion InfinieDiffusion LimitéeDiffusion Effective0 0.5 1 1.5 2 2.5t /Dg 0 2 (s/mm 2 )Yéthanol,l s (°C)0.50.40.30.20.10Diffusion InfinieDiffusion LimitéeDiffusion Effective0 0.5 1 1.5 2 2.5t /Dg 0 2 (s/mm 2 )Figure 5.4 : Evolution de la température de la goutte à la surface (à gauche) et de la fractionmassique d’éthanol liquide à la surface (à droite) en fonction du temps pour le mélange éthanol 50% /1-butanol 50%5.1.2 Etude des mélanges acétone / éthanolAfin de compléter la validation des modèles concernant l’évolution de la taille des gouttes, lesmesures effectuées avec les mélanges d’acétone et d’éthanol sont elles aussi comparées auxrésultats numériques. Dans le Chapitre 3, il a été observé que la constante d’évaporationaugmentait avec la proportion initiale d’acétone dans la goutte, alors qu’elle variait peu pourles mélanges d’éthanol et de 1-butanol. Il est donc intéressant de vérifier si les modèlesprédiront eux aussi des constantes d’évaporation différentes suivant la composition initiale.Conditions initiales et conditions à l’infini pour les modèles numériquesLes conditions initiales (au bord d’attaque de la plaque) et les conditions au loin sont toujoursles mêmes que lors de l’étude précédente, à part la température initiale des gouttes. L’acétone,par sa faible température d’ébullition, refroidissant plus que l’éthanol et le 1-butanol, il estnécessaire d’imposer des températures initiales plus faibles. Elles sont donc comprises entre5°C et 20°C.146
CHAPITRE 5 VALIDATIONS EXPERIMENTALESRésultatsSur la Figure 5.5, l’évolution de la taille de la goutte (à gauche) et la valeur instantanée de laconstante d’évaporation K (à droite) sont là aussi confrontées.(Dg /Dg 0) 210.950.90.850.80.750.70.650.6ExpérienceDiffusion infinieDiffusion limitéeDiffusion effectiveAcétone0 0.25 0.5 0.75 1 1.25t /Dg 0 2 (s/mm 2 )K (mm 2 /s)0.450.40.350.30.250.20.150.10.050ExpérienceDiffusion infinieDiffusion limitéeDiffusion effective0 0.25 0.5 0.75 1 1.25t /Dg 0 2 (s/mm 2 )10.95Acétone 75% - Ethanol 25%0.40.350.90.3(Dg /Dg 0) 20.850.80.750.70.650.6ExpérienceDiffusion infinieDiffusion limitéeDiffusion effective0 0.5 1 1.5t /Dg 2 0 (s/mm 2 )K (mm 2 /s)0.250.20.150.10.050ExpérienceDiffusion infinieDiffusion limitéeDiffusion effective0 0.5 1 1.5t /Dg 0 2 (s/mm 2 )(Dg /Dg 0) 210.950.90.850.80.750.70.650.60.550.5ExpérienceDiffusion infinieDiffusion limitéeDiffusion effectiveAcétone 50% - Ethanol 50%0 0.5 1 1.5 2t /Dg 2 0 (s/mm 2 )K (mm 2 /s)0.40.350.30.250.20.150.10.050ExpérienceDiffusion infinieDiffusion limitéeDiffusion effective0 0.5 1 1.5 2t /Dg 2 0 (s/mm 2 )147
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