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RÉSUMÉ
Cet article présente les techniques de granulométrie utilisées pour mesurer la taille et la répartition de particules en suspension dans leur environnement. Les mesures de vitesse, permettant pour prédire les trajectoires utiles dans un grand nombre de process, sont aussi présentées. Compte tenu de la diversité des particules et de leur milieu, il existe un grand nombre de granulomètres, reposant globalement sur trois méthodes de mesure : optique, dynamique et électrique.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Alain KLEITZ : Ingénieur Civil du Génie Maritime - Ingénieur chercheur senior département Machines, EDF-DER (Électricité de France, Direction des Études et Recherches)
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Denis BOULAUD : Docteur ès Sciences - Chef du Laboratoire de Physique et Métrologie des Aérosols, IPSN-CEA (Commissariat à l’Énergie Atomique, Institut de Protection et de Sûreté Nucléaire) - Professeur à l’Institut National des Sciences et Techniques Nucléaires, CEA
INTRODUCTION
La granulométrie a pour objet la mesure de la taille et de la répartition statistique des particules constituant un ensemble. Cet article traite plus particulièrement de la granulométrie des particules en suspension dans leur environnement (particules solides ou liquides dans un écoulement gazeux, bulles dans un écoulement liquide, aérosols, fumées, etc.) ; sont donc exclues ici les techniques par échantillonnage type tamisage, sédimentographie, compteur électrolytique..., qui sont décrites dans d’autres articles des Techniques de l’Ingénieur.
Les mesures de vitesse de particule sont également abordées, car la prédiction des trajectoires des particules peut être un élément essentiel dans bon nombre d’applications.
Il n’existe pas de granulomètre universel. À la diversité des applications correspond la multiplicité des méthodes de mesure. Avant d’entrer dans le détail des techniques, trois aspects doivent être pris en considération pour le choix du matériel : les caractéristiques des particules à mesurer (taille, vitesse, concentration, état solide ou liquide, etc.), l’environnement qui impose ses contraintes (accessibilité, température d’utilisation, miniaturisation, etc.), le but recherché (mesure fine, contrôle d’un produit, alarme de processus, etc.).
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5. Méthodes complémentaires
À côté des méthodes optiques ou mécaniques plus ou moins sophistiquées, il existe des procédés rustiques qui permettent d’obtenir des informations pertinentes dans un certain nombre de situations.
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Le premier exemple est celui de la sonde à aiguille fondée sur la conductivité de l’eau : lorsqu’une goutte d’eau établit un « pont » entre deux pointes portées à un fort potentiel électrique (figure 30), il s’établit un bref courant. Le comptage des impulsions permet de remonter à la granulométrie à partir de considérations probabilistes. Cette méthode n’est applicable que pour des gouttes supérieures à 50 µm.
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Les méthodes des empreintes ont été longtemps utilisées pour la mesure des particules liquides. Il s’agit de remonter à la taille à partir du « cratère » imprimé sur une couche de matériau mou (par exemple de l’oxyde de magnésium, de la vaseline, etc.). La méthode donne des résultats exploitables pour des particules supérieures à 10 à 20 µm se mouvant à basse vitesse. Une variante de cette technique consiste à utiliser un film d’huile : sous l’effet des forces de capillarité, la particule liquide se reconstitue sous forme sphérique qu’il suffit d’analyser en temps différé.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - VAN de HULST (H.C.) - Light scattering by small particles. - John Wiley and sons, New York (1957).
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(2) - BOHREN (C.F.), HUFFMAN (D.R.) - Absorption and scattering of light by small particles. - John Wiley and sons, New York (1983).
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(3) - Optical particle sizing : theory and practice. - Edited by G. GOUESBET and G. GREHAN. Plenum Press, New York and London (1987).
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(4) - MATHIEU (J.P.) - Optique électromagnétique. - SEDS (1965).
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(5) - SMIGIELSKI (P.) - Holographie Industrielle. - Teknea, Toulouse (1994).
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(6) - International Symposium on application of laser techniques to fluid mechanic, - Lisboa (1992).
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ANNEXES
FOURNIER (C.) - Holographie numérique pour la vélocimétrie par images de particules : extraction des trois composantes du champ de vitesse. - Université Jean Monnet (Saint-Étienne) (2003).
HAUT DE PAGE2 Constructeurs, fournisseurs, prestataires de services
(Liste non exhaustive)
HAUT DE PAGE
Holo 3 - http://www.holo3.com
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