Brevet FR2408830A1 — publié le 19790608

La mesure de la nucleation d'un liquide (mesure des micro.bulles de gaz ou micro-impuretes solides que l'on appeaera germes dans la suite de ce texte) peut s'effectuer par le grossissement des germes sous forme de bulles de vapeur et par la detection du nombre des bulles ainsi produites dans un volume connu. L'invention s'applique à la mesure de la nucléation d'un liquide chaud c'est-à-dire un liquide dont la temperature soit d'un ordre de grandeur peu différent de sa température critique, et consiste d'une part à mettre en depres- sion, par rapport à sa tension de vapeur un volume connu du liquide pendant un temps très court, de sorte que les germes dont la pression critique est supérieure à cette valeur de pression soient excités et forment des bulles de vapeur de diamètre tel qu'elles soient détectables par une methode de mesure de particules tres fines, par exemple par la mesure de la lumière diffractes au passage de ces bulles dans un faisceau lumineux. Selon l'invention, le liquide chaud dont la nucléation doit être mesurée est soumis à une pression inférieure à sa tension de vapeur par passage à grande vitesse dans au moins un tube de diamètre de l'ordre de grandeur de quelques mm dans lequel la pression est réglable et dont la longueur est telle que le temps de passage des bulles formées soit suffisant pour qu'elles atteignent par grossissement une dimension permettant leur détection et la mesure de leur nombre par l'utilisation d'un appareil de détection de particules fines. Le tube pourra être très legèrement divergent, de façon à compenser les pertes de charges et maintenir une pression quasi constante sur toute sa longueur. Le temps de passage des bulles dans le tube ne devra pas dépasser une limite à partir de laquelle les bulles pourraient alors atteindre un grossissement trop relevé ; risquant de perturber ltécoulement et rendre les mesures impossibles. - Dans ces conditions, il peut être nécessaire, pour obtenir le spectre complet des germes de toutes les pressions critiques, selon les caractéristiques du liquide et les paremètres d'essais, d'utiliser plusieurs tubes selon l'invention, dont la longueur est adapte à une gamme de pressions bien déterminée, de sorte que les bulles qui se forment dans chaque tube aient un erajet suffisant pour atteindre un grossissement detectable, sans atteindre des dimensions trop elevees qui pertuberaient ltécoulement. Le temps de grossissement des germes étant inversement proportionnel à leur pression critique propre, la longueur des tubes sera proportionnelle à cette pression critique. Les caracteristiques et avantages de l'invention ressortiront d'un exemple de realisation décrit ci-après en réference à la figure annexee, qui est une vue echematique d'une installation de mesure de la nucleation d'un liquide chaud, On voit sur la figure annexée, une cuve 4 contenant le liquide à haute température et à pression élevée dont on veut mesurer la nucleation. Cette cuve est reliée à une conduite 5 de prise de liquide. Sur cette conduite sont branches trois tubes 1, 2, 3 de petit diamètre, par exemple de 1 mm, comportant respectivement à leur aval des vannes d'obturation 6, 7, 8. Ces trois tubes sont relies à la conduite 5 par des raccordements de profils tels que l'écoulement s'effectue sans décollement. Ces tubes débouchent par l'intermédiaire de conduites 9, 10, 11 dans une cuve de récupération 12 munie d'un appareil 13 de mesure de pression et à l'aval, d'une vanne 14 de réglage de pression et de débit d'évacuation de la cuve. Chaque tube est muni d'un appareil 15 de mesure de bulles très fines par diffraction de la lumière, cet appareil connu étant constitué par un émetteur d'un faisceau lumineux traversant le tube, le passage de chaque bulle dans ce faisceau étant détecté par un appareil optique relié à un dispositif électronique de comptage. Au cours d'une première opération de mesure, on ferme les vannes 6 et 7 et on ouvre la vanne 8. On règle progressivement l'ouverture de la vanne 14 de façon à obtenir, dans le tube 3 des écoulements dans une gemme de pressions comprises entre une pression Ps3 et une pression légèrement inférieure à la tension de vapeur du liquide contenu dans la cuve 4, ces pressions provoquant la formation en un temps court de bulles de vapeur à partir des germes des ecoule- ments de pressions critiques > Ps3 la longueur 13 de ce tube étant telle que les bulles ainsi formées aient le temps de se développer, compte tenu de la vitesse des écoulements, sans atteindre des dimensions susceptibles de produire des pertntions dans cet écoulement. Les germes de pression critique inférieure à Ps3 ne peuvent se former, de sorte que dans ce tube on pourra effectuer le comptage des germes d'une gamme de pressions critiques dans ltécoulement compris entre la pression Ps3 et la valeur de la tension de vapeur du liquide. Au cours d'une deuxième opération de mesure, on ferme les vannes 6 et S et on ouvre la vanne 7. On règle progressivement l'ouverture de la vanne 14 de façon à obtenir dans le tube 2 des écoulements dans une gamme de pressions comprises entre une pression Ps2, inférieure à la pression critique Pc2, de certains des germes de l'écoulement, et la pression Ps3, ces pressions provoquant la formation, en un temps court de bulles de vapeur à partir des germes de l'écoulement de pressions critiques > Ps2 la longueur 12 de ce tube étant telle que les bulles ainsi formées aient le temps de se développer, compte tenu de la vitesse des écoulements sans atteindre des dimensions susceptibles de produire des perturbations dans cet écoulement. Les germes de pression critique inférieure à Ps2 ne peuvent se former, de sorte que dans ce tube on pourra effectuer le comptage des germes d'une gamme de pressions critiques dans l'écoulement compris entre la pression Ps2 et la valeur de la tension de vapeur du liquide. Au cours d'une troisième opération de mesure, on ferme les vannes 7 at 8 et on ouvre la vanne 6. On règle progressivement l'ouverture de la vanne 14 de façon à obtenir dans le tube 1 des écoulements dans une gamme de pressions comprises entre la pression Ps1, inférieure à la pression critique Pc1 de certains des germes de l'écoulement, et la pression Ps2, ces pressions provoquant la formation, en un temps court de bulles de vapeur à partir des germes de 1 'écoulement de pressions critiques > Ps1, la longueur 11 de ce tube étant telle que les bulles ainsi formées aient le temps de se développer, compte tenu de la vitesse des écoulements sans atteindre des dimensions susceptibles de produire des perturbations dans cet écoulement. Les germes de pression critique inférieure à Ps1 ne peuvent se former, de sorte que dans ce tube on pourra effectuer le comptage des germes de pressions critiques dans l'écoulement compris entre la pression Ps1 et la valeur de la tension de vapeur du liquide. Chacun des tubes permet ainsi de dénombrer au moyen de 1 'appareil de compta- ge 15 tous les germes dont la pression critique est supérieure & la pression Ps dans la gamme de fonctionnement pour laquelle il est prévu. On peut donc, par simple soustrection du nombre nJ trouvé pour une pression , au nombre ni trouvé pour une pression inférieure i. déterminer le nombre de germes dont la pression critique est comprise entre les valeurs i et j, ce nombre étant égal à ni - n. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de nucléation d'un liquide chaud consistant d'une part à mettre en dépression, par rapport à sa tension de vapeur, un volume connu dudit liquide pendant un temps court, par passage à grande vitesse dens au moins un tube de faible diamètre dans lequel la pression est réglable de sorte que les germes dont la pression critique est supérieure à cette valeur de pression soient excités et rorment des bulles de vapeur, et d'autre part à oumettre cas bulles à un trajet suffisant, dans ces conditions de pression, pour qu'elles atteignent un grossissement détectable par une méthode de comptage de bulles très fines. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à diriger successivement le liquide chauo à grande vitesse dans l'un de plusieurs tubes (1,2,3) de faible diamètre dont la longueur est adaptée à une gamme donnée de pressions critiques de germas, à faire varier le pression dans chaque tube suivant dea valeurs correspondant au moins à la partie inférieure de cette zone et à dénombrer les bulles formées dens chaque tube, l'ensemble des caractéristiques desdits tubes étant adaptés pour couvrir le spectre des populations de germes dans la gamme de pressions critiques désirées. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte une tubulure (5) d'amenée de liquide sur laquelle sont branchés en parallèle, l'amont de plusieurs tubes (1, 2, 3) de faibles diamètres, chaque tube ayant une longueur adaptée à une zone de pressions critiques de germes et comportant à l'aval un organe d'obturation (6, 7, 8), chaque tube comportant un appareil (ils) de comptage de bulles très fines, 1 'aval de ces tubes étant relié à une cuve (12) munie d'un organe (14) de réglage de pression, et d'un appareil (13) de mesure de pression.