Séparateurs de gouttelettes pour centrales de traitement d'air - Projet PR9, livrable 2 : performances de séparateurs existants

Résumé et principaux résultats

L'objectif du projet PR9 Séparateurs de gouttelettes pour centrales de traitement d'air est d'approfondir les connaissances sur ces composants utilisés pour arrêter les gouttelettes d'eau qui s'échappent des batteries froides. La présente note technique rassemble les éléments de la deuxième partie du projet dédiée à la détermination des performances de séparateurs existants. Les performances de différents séparateurs (4 tricots métalliques, 1 tricot plastique et 2 séparateurs à lames) ont été déterminées expérimentalement et par calculs CFD (simulation numérique 3D) pour les 2 séparateurs à lames. Les résultats des mesures ont permis de déterminer les performances des séparateurs sur la base de la perte de charge initiale en fonction du débit d'air, de l'efficacité initiale par comptage particulaire sur aérosol de DEHS (entre 0,3 et 5 µm) et de l'efficacité gravimétrique initiale et moyenne sur un aérosol de gouttelettes d'eau. Avec les tricots, il est observé au bout d'un certain temps l'obtention d'un point d'équilibre (perte de charge qui devient constante après augmentation) qui regroupe un ensemble de phénomènes incluant le captage des gouttelettes d'eau, la coalescence, le ruissellement de l'eau collectée et, pour certains d'entre eux, le relargage. Dans certaines situations, le ruissellement de l'eau collectée n'est pas bien effectué et il s'agit d'un point à améliorer car la perte de charge de ces tricots devient alors élevée. Il n'y a pas de relargage avec les séparateurs à lames. Les calculs par CFD des 2 séparateurs à lames montrent les écoulements d'air et trajectoires des gouttelettes, et fournissent les valeurs de perte de charge (bon accord avec les valeurs expérimentales) et d'efficacité de séparation spectrale entre 1 et 20 µm. Pour chacun des 2 séparateurs à lames, il existe une relation entre l'efficacité de séparation et le nombre de Stokes.

Title: Droplet separators for air handling units - Project PR9, deliverable 2: performances of existing droplet separators
Abstract: The aim of the PR9 project "Droplet separators for air handling units" is to increase the knowledge about these components that are used used to collect water droplets which escape from cooling coils. This technical note reports on the second part of the project dedicated to the determination of the performances of existing separators. The performances of several separators (4 wire meshes, 1 plastic mesh and 2 wave-plates) have been determined in laboratory and by numerical simulation 3D (CFD) for the 2 wave-plates. The results of the measurements have allowed to determine the performances of the separators based on the initial pressure drop as function of air flow, the initial fractional efficiency on DEHS (between 0.3 and 5 µm) and the initial and average gravimetric efficiency on water droplet aerosol. For the meshes, it has been observed after a given time that an equilibrium point is obtained (the pressure drop becomes constant after increase over time) which includes several parameters including droplets catching, coalescence, drainage of the collected water and, for some of them, re-entrainment. In some situations, the drainage of the collected water is not well done and this point should be improved because in that situation the pressure drop of the meshes becomes high. There is no re-entrainment with the wave-plates. Numerical simulation 3D (CFD) of the 2 wave-plates shows the air flow streamlines as well as the droplet trajectories and provides pressure drop values (good agreement between numerical and experimental values) and fractional efficiency values between 1 and 20 µm. For both waveplates, there is a relationship between the separation efficiency and the Stokes number.

Thème

Dépoussiérage et épuration des gaz

Mots-clés

Centrales de traitement d'air, Echangeurs, Echangeurs à ailettes

Auteurs

GINESTET Alain, ROBITU Mirela