La filtration de l’air par des médias fibreux à très haute efficacité
(THE) constitue un élément important pour la sécurité des installations
sensibles. Pourtant, les filtres présentent un inconvénient majeur lié à
l’augmentation de leur résistance aéraulique au cours de leur colmatage
ce qui peut conduire in fine au déséquilibrage du réseau de
ventilation, voire dans des cas extrêmes à la rupture du filtre et par
conséquent à une perte de confinement. Dans certaines situations
accidentelles, telles qu’un incendie, les filtres peuvent être soumis à
un apport important de particules ou à des particules très colmatantes,
occasionnant une élévation rapide de leur perte de charge. Dans les
modèles de perte de charge existants utilisés pour l’évaluation des
risques, la porosité est une donnée d’entrée clef. De nombreux auteurs,
via des simulations, ont proposé des valeurs de porosité pour des dépôts
de nanoparticules formés par filtration et ont montré, pour un aérosol
donné, une dépendance de la porosité en fonction du nombre de Péclet
(rapport des mécanismes de transport par convection et diffusion). Une
méthodologie expérimentale spécifique a été développé afin d’étudier
notamment l’influence, sur la porosoité des dépôts, de la taille et la
morphologie des particules, des caractéristiques physico-chimiques des
particules et du gaz vecteur (nature, masse volumique, viscosité) et des
conditions opératoires (vitesse de filtration, pression). Pour cette
étude, un banc expérimental ainsi qu’un dispositif de mesure laser
spécifiques ont été développés. Ce dernier mesure l’évolution de
l’épaisseur du dépôt couplée à sa masse déposée au cours du temps afin
de déterminer sa porosité. Les études sur les dépôts de nanoparticules
sphériques et formées par des agrégats ont permis de définir le nombre
de Stokes (rapport entre l’énergie cinétique de la particule et
l’énergie dissipée par frottement avec le fluide) comme le paramètre le
plus pertinent pour rendre compte de l’évolution de la porosité du
dépôt. Cette étude a débouché sur différentes corrélations permettant
l’estimation de la porosité d’un dépôt de nanoparticules
pseudo-sphériques ou de particules nanostructurées.