Taille des gouttes

Les gouttes d’un spray dans une pulvérisation donnée ne sont pas toutes de la même taille. Donc, Chaque spray fournit une gamme de gouttes de tailles différente (Fig. I.18). La taille des gouttes dépend du type de buse et varie considérablement d’un type à l’autre. D’autres facteurs tels que les propriétés du liquide, la capacité de la buse, la pression et l’angle de pulvérisation peuvent également affecter la taille des gouttes. Il existe plusieurs façons de décrire la taille des gouttes dans un spray :  Diamètre moyen de Sauter (SMD) ou D32 : Le diamètre de Sauter a été développé par le scientifique allemand J. Sauter dans les années 1920. Il est utilisé pour caractériser des particules au même titre que le d10, d50 et le d90. Il est défini comme le diamètre Buse de pulvérisation Distance de pulvérisation Angle de pulvérisation Surface ciblée Couverture théorique Chapitre I Etat de l’art, Généralités sur la pulvérisation Page | 20 d’une sphère ayant le même ratio volume/surface que la particule qu’elle doit représenter.  Diamètre médian en volume (VMD) DV0.5 et diamètre médian en masse (MMD) : Taille de goutte exprimée en volume de liquide pulvérisé. La taille des gouttes est mesurée en volume (ou en masse), avec 50% du volume total des gouttelettes pulvérisées avec un diamètre supérieur à la valeur médiane et 50% avec un diamètre inférieur. Fig. I.18 Composition d’un spray ; gouttes de tailles différentes.

Facteurs influant la taille des gouttes

Plusieurs études ont été élaboré concernent les facteurs influant la taille des gouttes. Kooij et al. [4] Ont varié la pression de fonctionnement pour différents types de buses. Chaque spray fournit une gamme de tailles de gouttes ; cette plage est appelée distribution de la taille des Buse de pulvérisation Noyau liquide Ruptures primaires Grands corps liquides Ruptures secondaires Gouttelettes sphériques Transport de gouttelettes Evaporation Zone de formation du spray Zone du spray Chapitre I Etat de l’art, Généralités sur la pulvérisation Page | 21 gouttes. La distribution de la taille des gouttes pour une buse à jet plat est illustrée dans la Figure I.19 (a) pour une plage de pressions de 1.5 à 4 bar. On peut observer que plus la pression est élevée, plus la taille des gouttes diminue ; ainsi qu’une taille de goutte médiane plus faible. Pour étudier l’effet des propriétés physiques du liquide à pulvériser, la viscosité et la tension superficielle du liquide ont été varié. La tension superficielle est une propriété des liquides qui permet de maintenir en équilibre leur surface libre. C’est un phénomène physico-chimique lié aux interactions moléculaires d’un fluide. Elle résulte de l’augmentation de l’énergie à l’interface entre deux fluides. Le système tend vers un équilibre qui correspond à la configuration de plus basse énergie, il modifie donc sa géométrie pour diminuer l’aire de cette interface. La force qui maintient le système dans cette configuration est la tension superficielle. La viscosité a été majoré jusqu’à une valeur de 30 en utilisant des solutions eau-glycérol, avec des viscosités allant de 1 à 32 MPa.s Malgré une variation importante de viscosité, aucun changement de la taille médiane des gouttelettes n’a été enregistré. Tandis que les distributions montrent un léger changement pour les viscosités les plus élevées (Fig. I. 20); cet effet est cependant très faible. La tension superficielle σ a été variée de 23 à 72 mN/m en utilisant des mélanges eau-éthanol de différentes concentrations. En fait, les mélanges eau-éthanol sont un moyen approprié pour étudier l’effet de la tension superficielle, étant donné que la viscosité est relativement constante ainsi que la densité du fluide. Fig. I.19 (a) Taille et distribution des gouttelettes pour l’eau pure avec pressions de 1,5 à 4,0 bar et avec buse à jet plat.(b) Distribution des gouttelettes d’un mélanges eau-éthanol avec différentes tensions de surface pour une buse à jet plat [4].  Fig. I.20 Distribution des gouttelettes d’un mélanges eau-glycérol, avec des viscosités allant de μ = 32.3 à 1.1 mPa·s [4]. Une visualisation à l’aide d’une caméra haute vitesse montre une différence de rupture dynamique lors d’un changement de tension superficielle : Fig. I.21 La formation de ligaments pour une buse à jet plat. Au début, un pli apparaît à la surface, (a) suivi de la création d’un trou (b), avec l’expansion ultérieure du trou (c) (d) et la formation de ligaments [4]. Le spray avec une tension superficielle plus basse semble être plus instable ; la formation de ligament commence plus près de la buse ainsi qu’une formation plus rapide des gouttelettes. La Densité probable Chapitre I Etat de l’art, Généralités sur la pulvérisation Page | 23 figure I.21 montre un exemple de formation de ligament due à l’apparition d’un trou (tension superficielle faible). Donc, les principaux facteurs influant la taille des gouttes sont résumés comme suit : II.4.1.1 Type et capacité des buses Les buses à cône plein ont la plus grande taille de goutte, suivies des buses à jet plat. Les buses à cône creux produisent la plus petite taille de goutte. Une différence significative dans la taille de ligament d’un jet plat et un jet conique a été observée. Fig. I.22 (a) Spray conique avec une pression de service de 2,0 bar. (b) jet plat à 2,0 bar, avec un claquement et une rupture près du bas de l’image. (c) Photo agrandie du jet plat à basse pression (1,0 bar). 

Pression de pulvérisation

La taille des gouttes diminue lorsque la pression de pulvérisation est importante et augmente avec les faibles pressions. 

Le Débit

Le débit de pulvérisation a un effet direct sur la taille des gouttes. Une augmentation du débit provoque l’augmentation de la pression et réduit la taille des gouttes, tandis qu’une diminution du débit réduit la pression et augmente la taille de la goutte. 

Angle de pulvérisation

L’angle de pulvérisation a un effet inverse sur la taille des gouttes. En effet, Une augmentation de l’angle de pulvérisation réduit la taille des gouttes, alors qu’une réduction de l’angle de pulvérisation augmente leurs tailles.