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Modélisation des écoulements d'air dans différents filtres industriels plissés.


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L. Del Fabro, P. Brun, J.C Laborde, J. Lacan, A. Renoux, L. Ricciardi, 15ème congrès français sur les aérosols, 8-9 décembre 1999, Paris.

Type de document > *Congrès/colloque

Mots clés > ventilation et filtration, filtration, modélisation

Unité de recherche > IRSN/DSU/SERAC/LECEV

Auteurs > [et al.], LABORDE Jean-Claude, RICCIARDI Laurent

Date de publication > 08/12/1999

Résumé

Les dispositifs de filtration des particules présentes dans l’air sont largement répandus dans différents secteurs industriels : nucléaire, automobile, agro-alimentaire, … Les deux grandeurs les plus importantes pour caractériser le comportement des filtres sont la perte de charge et l’efficacité de collecte des particules. Ces grandeurs sont fonction des caractéristiques du filtre, de l’aérosol et des conditions aérauliques. La plupart des recherches menées sur les filtres ont pour but d’apprécier ou encore d’optimiser la durée de vie du filtre, d’où, en particulier, le plissage du médium filtrant qui permet de diminuer sa perte de charge tout en traitant des débits d’air et des masses d’aérosols élevés. De nombreux modèles ont été proposés pour calculer l’efficacité de collecte et la perte de charge des filtres en régime stationnaire. En revanche, peu d’études existent sur l’évolution de ces grandeurs en filtration dynamique ; dans ce cas, le colmatage du filtre par les aérosols induit de profondes modifications de la structure du filtre entraînant une variation de l’efficacité et de la perte de charge au cours du temps. Les modèles théoriques d’efficacité et de colmatage ont été développés uniquement pour des filtres plans, alors que les filtres industriels possèdent des médias filtrants plissés. L’objet de l’étude menée dans le cadre d’une collaboration entre la société FILTRAUTO et l’Institut de Protection et de Sûreté Nucléaire est donc de pallier un manque évident de connaissances et de modèles phénoménologiques sur le colmatage des filtres plissés. L’étude du colmatage des filtres à air plissés passe par la connaissance des écoulements d’air au sein même des plis du filtre. L’étape préliminaire à cette étude est l’élaboration d’un modèle d’écoulement d’air dans le filtre à air plissé vierge ; c’est l’objet de cette communication. Les résultats les plus significatifs obtenus concernent tout d’abord une répartition de l’écoulement d’air plus homogène le long de la surface des plis du filtre à usage nucléaire ; de plus, on note une influence certaine des caractéristiques géométriques (distance entre deux plis, hauteur des plis) des filtres à usage automobile sur leur perte de charge initiale. Ces expériences ont par ailleurs servi à valider un modèle numérique obtenu à l’aide d’un outil multi-dimensionnel (code CFX) ; ce modèle a permis de comprendre le rôle fondamental joué par la résistance aéraulique du médium filtrant.