Modélisation de l'évaporation de gouttes multi-composants

CHAPITRE 6 EVAPORATION DE CARBURANTScomposants les plus volatiles (et donc de masse molaire plus faible) s’évaporentmajoritairement. Pour les groupes de l’essence, les masses molaires moyennes s’accordententre les deux modèles aussi bien pour la phase liquide que pour la phase vapeur. Pour lesgroupes du kérosène, les résultats sont également proches pour les deux modèles, mais il nefaut pas oublier que la durée de vie de la goutte diffère entre ces modèles.En ce qui concerne les écarts types, le modèle à thermodynamique continue sous-estimesouvent le modèle à composants discrets, surtout avec le kérosène. Il est intéressant de noterque les écart-types présentent des oscillations avec le modèle à composants discrets, ce quimontre l’évaporation successive des différents composants. Chaque oscillation indique qu’uncomposant du groupe a été entièrement vaporisé et qu’un autre composant s’évapore par lasuite.Il faut également remarquer que les résultats obtenus pour le groupe d’alkylnaphtalènes del’essence s’accordent également pour les deux modèles malgré que ce groupe soit composéque de deux composants (Figure 6.2).Pour mieux comparer la composition de la vapeur prévue par les deux modèles, les fonctionsde distribution sont maintenant discrétisées pour calculer le débit de vapeur de chaque espèce.Pour l’essence, les comportements sont similaires pour chaque composant. Pour le kérosène,les débits sont proches pour les composants majoritaires de chaque groupe (par exemple le n-undecane sur la Figure 6.10) qui s’évapore au début de la durée de vie de la goutte. Pour lescomposants minoritaires, les résultats pour les composants très volatiles qui s’évaporent endébut de durée de vie de la goutte sont convenables, mais ceux pour les composants peuvolatiles divergent totalement entre les modèles (par exemple le n-tetradecane sur laFigure 6.10). Cette différence est due aux fonctions de distribution qui éprouvent desdifficultés à représenter les composants minoritaires qu’ils restent dans la goutte à la fin del’évaporation.Cette différence de débit de vapeur pour les composants s’évaporant à la fin de la durée de viede la goutte explique les écarts d’évolution de taille de goutte entre les deux modèles pour cecarburant (Figure 6.6 au milieu à gauche). En début d’évaporation, ce sont les composants trèsvolatiles et les composants majoritaires qui s’évaporent. Ces composants présentent des débitsde vapeur semblables entre les deux modèles, d’où une évolution de diamètre relativementproche durant cette période. Ensuite, lorsqu’un grand volume de la goutte s’est évaporé((Dg/Dg 0 ) 2 =0,2), il ne reste que les composants minoritaires peu volatiles dont les débits devapeur diffèrent entre les deux modèles, et l’évolution du diamètre diverge.La variable de distribution utilisée pour le modèle à thermodynamique continue est la massemolaire. Dans ces conditions, il est déconseillé de choisir la température d’ébullition commevariable de distribution car, comme il a été montré dans le Chapitre 4, les résultats divergenttotalement entre le modèle à composants discrets et le modèle à thermodynamique continue.176