Capacité de pulvérisation

Les fabricants de buses de pulvérisation calculent tous les capacités en fonction de l’eau. Etant donné que la densité d’un liquide affecte son débit, les valeurs doivent être ajustées à l’aide de l’équation ci-dessous, où Qw est la capacité de l’eau et Spg est la densité du fluide utilisé, ce qui donne le débit volumique du fluide utilisé. Qf La capacité de la buse varie avec la pression de pulvérisation. En général, la relation entre capacité et pression est la suivante : Où Q1 est la capacité connue à la pression P1 et Q2 est la capacité à déterminer à la pression P2.

Classification des sprays

Les sprays sont aussi variables que les méthodes utilisées pour les générer : les différences tiennent aussi bien des caractéristiques de la distribution des gouttes que de la répartition globale du liquide dans l’espace. La classification des sprays est une étape nécessaire qui permettra ultérieurement de décrire la physique de l’écoulement du spray et du refroidissement par spray [2]. Les interactions liquide-air ainsi que l’impact des gouttes sur une surface mettent en jeu la cohésion de la goutte (atomisation, éclatement) et la dissipation de son énergie cinétique. Ce qui amène à considérer deux nombres adimensionnels : le nombre de Reynolds Resp qui compare les forces d’inertie et de viscosité (Eq I.13), et le nombre de Weber Wesp qui compare les forces d’inertie et de tension superficielle (Eq I.14), le nombre d’Ohnesorge se déduisant à partir de ces deux derniers par l’équation I.15 : L’indice « sp » signifiera que ces nombres sont construits à l’échelle globale du spray et non sur une goutte individuelle particulière. Chacun de ces nombres représente le rapport entre une force volumique et une force surfacique, dont les statistiques à l’échelle du spray dépendent respectivement de la surface moyenne d20 et du volume moyen d30 [2]. Ces nombres peuvent être ainsi construits à partir du diamètre de Sauter d32, pour l’échelle spatiale. Contrairement aux grandeurs d’un écoulement de spray dilué, ces nombres de Reynolds et de Weber s’écrivent uniquement à partir des propriétés physiques de la phase dispersée ρL , μL et σL .Pour calculer ces grandeurs, il est plus juste d’utiliser la vitesse relative entre le gaz et les Gouttes

Il faut toutefois noter que le champ gazeux est généralement plus difficilement accessible expérimentalement. Le nombre de Weber des gouttes permet de qualifier leur comportement lors de l’impact avec une surface : rebond, déformation, éclatement ; il est souvent placé en premier plan dans l’étude de ces phénomènes, devant le nombre de Reynolds. Le comportement du spray à l’échelle des gouttes sera donc décrit par le nombre de Weber, le comportement global par le flux surfacique liquide, ce dernier étant un paramètre essentiel pour l’étude des interactions gouttes-paroi. La figure I.29 regroupe les domaines d’étude utilisés dans plusieurs références disponibles dans la littérature. Seules les études qui traitent d’impacts sprays-paroi ou de refroidissement par sprays ont été considérées.

Peu de références correspondent à l’utilisation d’un débit surfacique très élevé. De plus, un grand nombre d’études concernent des sprays composés de très petites gouttes, très rapides. Les débits QV sont de l’ordre de 1 à 2 L.min-1. Pour obtenir un débit surfacique élevé, les auteurs ont limité leurs études à une zone proche de la buse. Le titre volumique a également été représenté sur la carte de la figure I.29. Les valeurs sont calculées à partir de l’équation I.20. On observe que les titres volumiques les plus importants correspondent aux flux surfaciques les plus grands. Les valeurs sont toutefois toutes inférieures à quelques pourcents et correspondent donc à des sprays en régime dilué .

Écoulement phase diluée  

En phase diluée (Fig. I.1), les gouttes ne subissent que les forces aérodynamiques liées à la différence de vitesse entre elles et l’air qui les entoure. Ces interactions gaz-liquide sont bien connues, notamment grâce à une succession de travaux réalisés par Faeth et son équipe : [13] [14] [15] [16]. Dans le cas stationnaire, et lorsque la différence de densité entre le liquide et le gaz atteint un facteur 1000, la principale interaction gaz-liquide est représentée par la force de traînée. La fragmentation peut également avoir un grand rôle. Le nombre d’Ohnesorge représente le rapport entre les forces visqueuses et celles liées à la tension superficielle. Il décrit la capacité de déformation d’une goutte à partir de ses propriétés physiques et de son diamètre. Dans le cas d’une goutte d’eau de diamètre supérieur à 1μm, on obtient Oh≤0.03. Dans la gamme des nombres de Weber WeB inférieurs à 12, la goutte subit une déformation lui donnant l’aspect d’un ovoïde plus ou moins aplati au lieu d’une sphère. Cette déformation est plus ou moins marquée en fonction de la valeur du nombre de Weber, dépassant 20% du diamètre initial pour WeB≥3. Au-delà de cette valeur, la goutte entre en oscillation. Ces changements provoquent une augmentation de la traînée de la goutte comparée à celle d’une sphère.