Fine Particle Deposition in Laminar and Turbulent Flows

摘要

On a mesuré la déposition de sphères fines de silice et de polystyrène par analyse d'images pour des conditions d'écoulement laminaire et turbulent (960 ≤ Re ≤ 16040) dans un canal rectangulaire. On a chargé positivement les surfaces de déposition du verre des plateaux en les revêtant d'un polymère cationique, tandis que, dans les conditions chimiques de l'eau employées, les deux sortes de particules étaient chargées négativement. On a trouvé que, contrairement aux résultats en écoulement laminaire, les vitesses de déposition initiales dans l'écoulement turbulent diminuent avec l'augmentation de Re, ce qui indique que le dépôt n'est plus contrôlé par le transfert de matière et que la fixation des particules joue un rôle croissant à mesure que Re est augmenté. On a modélisé la fixation comme un procédé à vitesse de transfert en série avec le transfert de matière, dans lequel la fixation varie de façon inverse avec le carré de la vitesse de friction. Dans les conditions utilisées ici, aucun re-entraînement des particules n'a été observé, de sorte que la vitesse décroissante d'accumulation des particules sur la paroi constatée lors de chaque expérience ne peut être attribuée qu'à une vitesse de déposition décroissante. Même lorsque des accumulations asymptotiques ont été atteintes, les couvertures obtenues n'ont jamais excédé 3,5%.%The deposition of fine silica and polystyrene spheres was measured for conditions of laminar and turbulent flow (960 ≤ Re ≤ 16040) in a rectangular channel using image analysis. The plate glass deposition surfaces were rendered positively charged by coating them with a cationic copolymer while, under the water chemistry conditions employed, both types of particles were negatively charged. It was found that, contrary to the results for laminar flow, the initial depositon rates in turbulent flow decreased with increasing Re, indicating that deposition was no longer mass-transfer controlled and that particle attachment played an increasingly important role as Re was raised. Attachment was modelled as a rate process in series with mass transfer in which the attachment rate varies inversely as the square of the friction velocity. Under the conditions of the present experiments, no particle re-entrainment was observed, so that the declining rate of particle accumulation on the wall recorded in each run could only be attributed to a declining deposition rate. Even where asymptotic accumulations were reached, particle coverages never exceeded 3.5%.