L’importance de la viscosité dans la dilution à capillaires
La dilution dynamique est toujours obtenue en contrôlant les deux débits (de gaz à diluer et de gaz diluant), dont l’union (gaz dilué) a la capacité de contenir tous les composants présents dans le gaz à diluer, mais avec de concentrations reduites en raison du taux de dilution (le rapport entre le débit de gaz doit être dilué et le flux de gaz dilué). Cela vaut lorsque le gaz diluant est un gaz neutre.
Dans le cas des mélangeurs à capillaires, les débits mentionnés ci-dessus sont régies par les lois qui régissent la physique des fluides (loi de Hagen-Poiseuille) et dépend: la taille des capillaires (R et L), de la différence de pression entre l’entrée et la sortie du capillaire (dP), e de la viscosité du mélange qui passe à travers le tube capillaire (η).
Dans les dilueurs à capillaires égales, la taille moyenne des capillaires (égal) n’affecte pas le taux de dilution et également la moyenne des pressions appliquée. Il est cependant nécessaire que la pression du gaz à diluer soit égale à la pression du gaz diluant, de façon que que tous les capillaires sont assujettis à la même valeur de débit.
La viscosité de l’argument mérite quelques considérations:
- Lorsque les composants actives du mélange à diluer ont concentration supériere à un percent et/ou le gas de « remplissage » di mélange n’est pas le même qui compose le gaz diluant, il est nécessaire de prendre en compte la viscosité. Par exemple le cas suivantes :15% en volume.. de CO2 dans de l’azote, ou 25% vol. O2 dans l’azote doivent être considérée et compensée.
- En insérant l’équation de Hagen-Poiseuille dans la formule du taux de dilution (Kdil. = Q (gaz à diluer) /[(Q (gaz à diluer)+ Q (gaz diluant)], il en résulte que, dans un mélangeur à capillaires égales l’effet de la viscosité est parfaitement compensé lorce que l’on respect la condition : η1 / η0 = DP1 / DP0 (où l’indice 1 se réfère au gaz à diluer, tandis que l’indice 0 se réfère au gaz diluant).
Procédure de calcul
Le calcul et la vérification expérimentale de valeurs de viscosité correspondant aux différents composés de fluides a commis, après Poiseuille, un grand nombre de chercheurs: le calcul des flux et les chutes de pression dans les conduits (grandes et petites) est nécessaire dans de nombreux domaines techniques et de la médecine . Un grand nombre de tables et de procédures de calcul empirique est disponible dans la littérature.
Ici, il est décrit un calcul et automatisée développé par Reichenberg empiriquement, qui est l’un des plus précis. La description ci-dessous est fourni uniquement par souci d’exhaustivité.
Les données du problème (pour chaque composant du mélange) :
– i = indice du composant dans le mélange
– yi = fraction molaire du ième composante (près de Vol% de contenu)
– T = Température de référence (généralement 20 ° C = 293 ° K)
– P = Pression de référence (généralement 20 ° C = 293 ° K)
Les données des tables (liées à la composante individuelle) :
– ηi = viscosité du ième composant (à la température définie)
– μi = moment dipolaire [debrys]
– Tci = température critique du composant i-ième
– Pci = pression critique du composant i-ième
– Mi = masse molaire du ième composante
Paramètres calculés :
– Tri = T / Tci
– Pri = P / Pci
– μRi = moment dipolaire non-dimensionnel = 52.46 μi^2 x Pc / Tc^2
– FRi = [Tri^3.5 + (10 μRi)^7] / { Tri^3.5 [ 1 + (10 μRi)^7] }
– Ui = { [ 1 + 0.36 Tri (Tri – 1)]^1/6 x FRi } / Tri^1/2
– Trij = T / (Tci x Tcj)^1/2
– μRij = (μRi x μRj)^1/2
– FRij = [Trij^3.5 + (10 μRij)^7] / { Trij^3.5 [ 1 + (10 μRij)^7] }
– Uij = { [ 1 + 0.36 Trij (Trij – 1)]^1/6 x FRij } / Trij^1/2
– Ci = Mi^1/4 / (ηi x Ui)^1/2
Formules finale :
Tableur Excel pour le calcul automatique
L’utilisation de la feuille de calcul est très simple: pour chaque composant du mélange l’on va introduir la formule chimique dans les cases de la gauche et la concentration correspondante de la même ligne dans la colonne qui identifie l’unité de mesure utilisée.
Dans la zone rouge en bas, est immédiatement lisible la valeur de la viscosité du mélange calculé de deux manières: le calcul selon Reichenberg est certainement plus précis que le calcul selon Carr (beaucoup simplifiée).
La liste des composants qui peuvent être considéré dans le mélange est assez importante. L’addition d’autres composants nécessite quelques petits changements dans les fonctions de commande des cellules mentionnés ci-dessus.
Toute personne intéressée par l’inclusion de produits chimiques additionnels peut demander à roberto@beta-strumentazione.it (a salué la communication des paramètres indiqués dans la liste