Brevet FR2360947A1 — publié le 19780303

Suivant une technique connue, ltetude de diffusions gazeuses, en particulier les phénomènes d'échange, de diffusion et de circulation atmosphériques sont avantageusement étudiés sur modele réduit par l'emploi d'une analogie hydraulique. En particulier, cette méthode permet de représenter les différences de densité ou de température des couches d'air par l'emploi de solutions salines dont la concentration est adaptee aux densités a figurer. A titre d'exemple, a represen- tation de la diffusion d'un panache de gaz chauds et légers émis par une cheminée dans une atmosphere froide, peut être obtenue en analogie inversée par la diffusion dtune solution saline lourde dans de l'eau. Dans l'exemple précité, on inverse la position de la cheminée pour lui faire éjecter ses effluents vers le bas dans une cuve contenant de 11 eau, auquel cas la densité desdits effluents est inversez, ctest- -dire 5 supérieure à la densité de l'eau de la cuve représentant l'atmosphère. L'effluent est alors avantageusement constitué par une solution saline, plus lourde que l'eau, dont la concentration est adaptée aux densités de l'atmposhere et des effluents. La représentation en analogie hydraulique directe du même phénomène nécessi- terait l'emission d'une solution plus légere que le milieu ambiant simulé. Or les solutions salines se prêtent mal a cette disposition. On peut alors utiliser des emissions de liquides miscibles plus légers que liteau, par exemple de l'alcool. Cependant, cette solution présente un inconvénient majeur, d savoir que l'on ne peut pas réaliser ainsi des densités de très faibles valeurs par rapport à liteau. La présente invention a pour objet un procédé pour la représentation en analogie hydraulique de phénomènes gazeux consistant a réaliser le fluide plus léger que le liquide représentant le milieu ambiant par l'emploi d'une emulsion fine, ce qui permet de réaliser des densités par rapport a l'eau plus faible qu'avec les solutions alcoolisées classiques et a un coût moindre. Cette émulsion pourra être du type liquide-gaz, ctest-à-aire constituée par des bulles de gaz dans un liquide, ou liquide-liquide, c'est-àdire constituée par des goulettes d'un liquide non miscible dans un autre liquide. Le liquide dans lequel est formé l'émulsion pourra être le même liquide que celui représentant le milieu ambiant, ou un autre liquide miscible peu visqueux. L'émulsion sera le plus souvent du type liquide-gaz et dans ce=cas il sera avantageux de faire une émulsion de fines bulles d'air dans de l'eati et d'utiliser lteau comme milieu ambiant. On peut donner à cette emulsion une densité nettement plus faible que celle de liteau, et son comportement est équivalent à celui d'un liquide miscible. Gette solution est donc parfaitement adaptée à la representation des phénomènes de diffusion par analogie hydraulique, elle peut être étendue aux problèmes de diffusion en milieux clos (ambiance de travail, ventilation de bâtiments industriels, par exemple). L'émulsion de fines bulles de gaz dans un liquide pourra être réalisée par tous les procédés connus, par exemple par les procédés classiques suivants - Saturation sous pression d'un liquide suivi d'une détente, - émission gazeuse dans un liquide à partir d'orifices tres fins, - Flectrolyse, - lange et brassage de gaz et de liquide par perte de charge dans un dispositif à chicanes. Il importe seulement que la quantité de gaz en émulsion soit contrôlable et que la finesse des bulles obtenues soit telle que la vitesse ascensionnelle de celles-ci soit négligeable par rapport aux vitesses caractéristiques des écbanges turbulents (valeur quadratique moyenne de la composante fluctuante du vecteur vitesse) dans les zones concernes par les phénomènes à observer dans les expériences réalisées. L'émulsion liquide-liquide pourra être réalisée par des procédés classiques connus, par exemple par mélange et brassage mécanique. Les moyens d'observation restent simples : photographies, soit directement de l'émulsion, soit avec utilisation des traceurs colorés habituels ; les mesures quantitatives de concentration pourront se faire classiquement, en particulier par une mesure électrique d'impédance, ou par analyse colorimotrique d'echantillons prélevés. Les mesures permettent de déterminer la concentration de ltemulsion émise, en un point quelconque de la veine d'experience. Le procédé selon l'invention permet, selon le dosage de l'émulsion, d'obtenir le degré de densité voulu pour le fluide représentant I'effluent, en descendant tràs bas dans cette échelle, et d'autre part de produire ce fluide léger économiquement en grosse quantité, car lorsque le dispositif d'émulsion de bulles fines est réglé, il peut emettre pendant une longue période sans coût excessif, l'air étant gratuit et le liquide émulsionné prouva1+ entre récupére car non miscible ; dans les deux cas il nty a pas de rejets de polluants si les circuits sont ouverts et il y a possibilitéâ de icupération ou décantation dans le cas de circuit fermé. Outre la représentation en analogie directe dans d'excellentes conditions, le procédé permet dans des conditions aussi avantageuses la représentation d'une émission lourde en analogie inversée ou la representation d'une couche d'inversion (zone supérieure chaude) en analogie directe. Le procédé permet plusieurs représentations non possibles avec les procédés classiques faisant emploi de liquides miscibles. En particulier, on peut représenter une émission dans un canal en circuit fermé, l'émulsion pouvant être éliminée en un point du circuit. Enfin on peut représenter en analogie inversée une émission de poussière sédimentable par ajustage de la granulométrie de l'émulsion. On peut alors faire appel à une émulsion liquide-liquide, dont la granulométrie est plus facile à régler. Le procédé selon l'invention peut être également combiné en analogie directe avec les procédés classiques, afin de différencier plusieurs types d'émission. Dans ce cas, on utilise une source émettant une émulsion fine et une source emettant une solution colorée. Ces deux émissions peuvent alors être différenciées quant à leur part respective de pollution en un point donné par des mesures simultanées en ce point, de concentrations en émulsion et de concentration en colorant. En analogie inversez, dans l'étude de la diffusion de poussières sédimeDr tables on utilise une source émettant dans un liquide représentant le milieu ambiant une emulsion fine dont les bulles représentent les poussieres sédimentables, et dont le liquide coloré représente le gaz porteur desdites poussières. La mesure en un point donné de la concentration de ltemulsion d'une part, et de la concentration calorimétrique du liquide de l'émulsion d'autre part, permet de distinguer, en ce point, l'évolution desdites poussières sédimentables par rapport à la diffusion du gaz porteur des poussières. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour l'étude de diffusions gazeuses, en particulier des phénomènes d'échange, de diffusion et de circulation atmosphérique, sur modèle réduit par l'emploi d'une analogie hydraulique, où une masse de liquide représente à une échelle de similitude convenable le milieu ambiant dans lequel on introduit, à une échelle de similitude appropriée, un fluide représentant le milieu gazeux dont on désire étudier le comportement, caractérisé en ce que ledit fluide, plus léger que le milieu ambiant simulé est constitué par une émulsion fine. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émulsion est du type liquide-gaz. 3/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émulsion est du type liquide-liquide, le liquide formant la phase légère de l'émulsion étant non miscible par rapport au liquide de la phase lourde. 4/ Procédé selon la revendication 2 àu 3, caractérisé en ce que le liquide dans lequel est formé l'émulsion est le mame liquide que celui représentant le milieu ambiant. 5/ Procéde selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le liquide dans lequel est formé l'émulsion est un liquide miscible, différent de celui représentant le milieu ambiant. 6/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en analogie hydraulique directe, l'émulsion représente un milieu gazeux plus léger que le milieu ambiant. 7/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en analogie hydraulique inversée, l'émulsion représente un milieu gazeux plus lourd que le milieu ambiant. 8/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le milieu ambiant simuié est constitué par de l'eau, et en ce que le fluide introduit dans ledit milieu ambiant simulé est consitute par une émulsion de fines bulles d'air dans de liteau.