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Point sur l'ébulition

 

Principes et définition

La méthode du point d'ébulition est la plus couramment utilisée afin de déterminer la taille des pores. Elle se fonde sur un fait : pour un fluide donné et la taille d'un pore constamment humide, la pression requise pour faire passer une bulle d'air à travers un pore est la proportion inverse de la taille du trou.
La théorie de la capillarité établit que la hauteure de la colonne d'eau est indirectement proportionelle au diamètre capillaire.
Les forces de tension en surface retiennent l'eau dans le capillaire et son diamètre rétrécit et le poids dans la colonne d'eau augmente. L'eau peut être repoussée grace à une pression équivalente à la taille de la colonne d'eau. Donc, en déterminant la pression nécessaire pour forcer l'eau à sortir du capillaire, il est possible de calculer le diamètre du capillaire.
En pratique, la taille du pore de l'élément filtrant peut être établit en humidifiant l'élément avec le fluide et en mesurant la pression à laquelle le premier filet de bulle est émis à la surface de l'élément.

Procedure

La procedure pour tester la température d'ébulition est décrite par l'America Society for Testing and Materials Standard (ASMT) Method F316. 
Le haut du filtre est mis en contact avec le liquide et le bas avec l'air. Le porte filtre est connecté à une source de pression régulée. La pression de l'air est augmentée graduellement et l'on peut noter la formation de bulles sur les cotés du liquide. Pour des pression en dessous de la température d'ébulition, le gaz passe à travers le filtre seulement par diffusion, mais seulement lorsque la pression est suffissament élevée pour déloger le liquide des pores, la forme du liquide change et les bulles apparaissent. Le test de la pression de l'ébulition initial détermine la taille (et la localisation) du plus gros trou, le point ouvert de pression de l'ébulition détermine le pore principale et la taille de l'élément. Ce dernier peut être affecté par la vitesse du flow, ainsi que la pression.
La relation théorique entre cette pression de transition et le point d'ébulition est :

D = (4g x cos q) / P

 

Ou :
P = pression du point d'ébulition
g = surface de tension du liquide (72 dynes/cm pour l'eau)
q = Angle de contact liquide-solide contact angle (qui pour l'eau est généralement prévu comme étant 0)
D = diametre du pore

Etant donné qu'en pratique, aucun pore d'un élément filtrant aura probablement la forme d'un tube capillaire, il est nécessaire d'introduire une forme de correction de facteur K dans la formule.
Vu que G et Q sont des constantes, la formule peut être simplifiée en introduisant un facteur empiriquer K1,, qui dépend du matériaux du filtre et de la forme des unités employées :

D = K1 / P

D est à nouveau le diamètre moyen maximum des pores en mm.

 


Arrangement du filtre et du porte filtre

 

 

 


Connection du porte filtre à un système de pression régulé

Appearance of bubbles

 

 

Avantages

Un des principaux avantages du test du point d'é'bulition est qu'il peut être fait dans des conditions réelles d'utilisation et avec n'importe quel filtre. C'est un test non destructeur. Donc, il ne contamine pas le filtre qui peut être utilisé pour déterminer l'integrité d'un filtre à n'importe quel moment, et permet également d'établir un taux absolu.
Dans le futur et grace aux avantages de l'outil et du controle informatique, il devrait être possible d'utiliser les donnée sur le taux du débit ou de l'augmentation de la pression de facon plus precise afin de déterminer ce qui se passe dans un échantillon avant avant que le point d'ébuliton ne soit atteint, comme dans la diffusion.

Sujets en lien :

Beta ratio

Absolute Vs. nominal rating for filters

Sediment filters

Oil filtration and Oil-Block filters

Sources
'Filters and Filtration Handbook', T Christopher Dickenson, Elsevier, January 1, 1997
'Membrane filtration', Thomas D. Brock, Science Tech, Inc. Madison

 

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