INTERACTION SPRAY POLYDISPERSE – PLAQUE CHAUDE

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1 INTERACTION SPRAY POLYDISPERSE – PLAQUE CHAUDE
Alexandre LABERGUE, Clément BAILLARD LEMTA – Nancy Contexte : Expérience 2 : Etude expérimental de l’interaction spray/paroi chauffée (par induction à 600°C)  caractériser l’efficacité du refroidissement : PDA (taille, vitesse des gouttes) + Thermographie IR et méthode inverse(flux extrait) Etude menée dans le cadre d’une thèse en parallèle (C. Baillard; co-direction A. Labergue et O. Caballina) en collaboration avec ARCELOR-MITAL Objectifs étude présente: Caractérisation des distributions en taille et vitesse par PDA 2-D (Phase Doppler Anemometry) et aussi par caméra rapide sans plaque chaude Avancement de l’étude : Etape 1 : Choix de(s) la buse(s) : granulométrie et régime de fonctionnement  définition de la gamme de pression (P) et débit (Q) Etape 2 : dimensionnement et montage du dispositif expérimental Etape 3 : premières mesures, premières conclusions et…premières difficultés rencontrées !! Etape 4 : poursuite et perspectives

2 DISPOSITIF EXPERIMENTAL
Buses choisies (en collaboration avec ARCELOR-MITAL dans le cadre de la thèse) : Buses proches du cas industriel  taille de gouttes  0.5 mm au moins! Fabricant choisi : Spraying System® 4 buses sélectionnées pour Q [10;18 l/mn] et P  [4;6 bars] et différents angles d’ouverture  spray plats Banc expérimental : Fonctionnement en boucle fermée 10 cm  buse Système de déplacement Sonde émission laser Récepteur PDA Z Récupération Pompe + vario Alimentation

3 DISPOSITIF EXPERIMENTAL
Configuration du PDA Focale d’émission 1200 mm Focale de réception 500 mm Mode réfractée  = 45° Ecartement des faisceaux 30 mm  Diamètre max.  1.35 mm Mesures 2-D de la vitesse 1 = nm - mesure axiale (axe Z) 2 = 488 nm - mesure transversale (axes X ou Y) Mesures effectuées Une seule buse de testée pour le moment : P = 6.5 bars et Q = 15 l/mn = 45° Zones explorées jusqu’à Z = 200 mm max. Sonde d’émission Vue de dessus 1200 mm Y 500 mm Sonde réception PDA  X

4 RESULTATS X Z = 0 X=Y=0 et Z = 50 mm Z Pic en taille vers D  100 m
Exemples d’histogrammes en taille obtenus et masse transportée X Z = 0 X=Y=0 et Z = 50 mm Z Masse transportée : Pic en taille vers D  100 m D10  300 m Grosses gouttes peu nombreuses mais transportent la majeure partie de la masse

5 RESULTATS X Z = 0 X=Y=0 et Z = 50 mm Z
Corrélation taille - vitesse X Z = 0 X=Y=0 et Z = 50 mm Vy Z Aucune corrélation taille – vitesse apparente Vy moyen différent de 0 !!!

6 RESULTATS X Z = 0 X=Y=0 et Z = 100 mm Z Même granulométrie
Exemples d’histogrammes en taille obtenus et masse transportée X Z = 0 X=Y=0 et Z = 100 mm Z Masse transportée : Même granulométrie

7 RESULTATS X Z = 0 X=Y=0 et Z = 100 mm Z
Corrélation taille - vitesse X Z = 0 X=Y=0 et Z = 100 mm Z Vy Existence d’une corrélation taille – vitesse : petites gouttes ralenties et grosses gouttes gardent leurs vitesses Vy moyen toujours différent de 0 !!!

8 RESULTATS X Z = 0 X=Y=0 et Z = 200 mm Z Pic se décale vers D  75 m
Exemples d’histogrammes en taille obtenus et masse transportée X Z = 0 X=Y=0 et Z = 200 mm Z Masse transportée : Pic se décale vers D  75 m

9 RESULTATS X Z = 0 X=Y=0 et Z = 200 mm Z
Corrélation taille - vitesse X Z = 0 X=Y=0 et Z = 200 mm Vy Z Existence d’une corrélation taille – vitesse Vy moyen toujours de 0 !!!

10 RESULTATS Vx X=Y=0 et Z = 200 mm Vy
Mesures en pivotant le spray de 90° pour accéder à Vx Faisceaux lasers Vx X=Y=0 et Z = 200 mm Vy Distribution en taille inchangée Corrélation taille – vitesse inchangée également Vx également différent de 0

11 RESULTATS Vy Vx Synthèses des mesures
Evolution des grandeurs caractéristiques le long de l’axe Z Faisceaux lasers Vy Vx Les diamètres caractéristiques n'évoluent pas. La vitesse longitudinale Vz évolue de  17 à 13 m/s. La vitesse radiale Vy est différente de 0 et de l’ordre de 10 à 2 m/s alors !!!  Visualisation par caméra rapide indique un battement du spray selon axe Z!

12 Visualisation par camera rapide
Paramètres de la caméra : Photron APX RS52 matrice 512 1024 px 5000 images/s tobturation = 1 /92000 s Battement su spray Présence de ligaments à 50 mm Fragmention secondaire incomplète! Mesures à Z< 50 mm non fiables! Z

13 CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
Résultats (mesure de la vitesse 2D et caméra rapide) ont mis en évidence un battement Spray ayant des débits trop importants Risque de difficultés (inondation) pour l’application sur la plaque chauffée (impact)! Géométrie particulière du spray (plat) adapté pour la méthode inverse? Actuellement : changement de la buse pour et modification du montage