Filtration Frontale 4d152l

FILTRATION FRONTALE Le but de TP consiste dans un premier temps à vérifier la loi de Darcy : ΔP=1/S*(dV/dt)*η*r Dans un second temps on réalisera une approche de dimensionnement du filtre utilisé pour ce TP. La loi sera vérifiée en utilisant une suspension aqueuse de kieselguhr. Pour se faire on réalisera une filtration sous vide qui permettra de déterminer la résistance spécifique (α). P2-P1 = (η*c*α*V)/S2*(dV/dt) en négligeant la résistance spécifique du . En connaissant cette résistance on pourrait calculer le nombre de plaque nécessaire pour réaliser une filtration sur (permettant l’approche du dimensionnement). Elle sera réalisée en deux temps : à débit constant puis à pression constante.

Matériels et méthodes : 1) Réalisation de la filtration sous vide à pression constante On pèse 30g de poudre minérale de kieselguhr que l’on dilue ensuite dans 3 litres d’eau. Cette solution sera filtrée par 2 filtres différents (T120 et T 1000 qui est plus poreux). La solution doit être correctement mélangé afin d’éviter les dépôts de poudre aux fond du becher qui entraînerait un concentration hétérogène. On mouille le filtre avant de le placer dans l’entonnoir afin d’avoir une bonne compression. La suspension est ensuite versée dans un entonnoir équipé d’un agitateur et est filtrée dans une éprouvette graduée. Cette éprouvette est reliée à une pompe à vide laquelle est reliée au moteur. L’intérêt de cette expérience est de pouvoir déterminer directement la résistance spécifique du gâteau déposé au dessus du filtre. En effet on connaît la différence de pression (on a un manomètre situé au niveau du moteur et en considérant que le robinet d’isolement est soumis à la pression atmosphérique on a directement la différence de pression), la viscosité est assimilable à celle de l’eau 10-3Pa.s, on mesure la surface d’un filtre 5.026*10-3m2 (diamètre de 0.08m), la concentration est de 2g/L soit 2kg/m3. On peut alors tracer la courbe t/V en fonction de volume et on obtient une droite dont la pente permet de déterminer α. On renouvellera cette expérience avec le filtre T1000 et on fera une moyenne des α afin d’améliorer notre précision. Enfin dans cette deuxième expérience on mesure la hauteur du gâteau (7.5mm) afin de déterminer le volume maximal de solution qui peut être filtré.

2) Réalisation de la filtration à plaques Grâce à l’expérience précédente on sait qu’il nous faut au moins trois plaques (en arrondissant) pour respecter un ΔP de 1bar. Or ce ΔP est sensé être atteint au bout de 10 minutes. En ayant arrondis le nombre de plaques on augment le temps nécessaire pour atteindre une pression donnée. Il faut donc recalculer le temps nécessaire pour arriver à 1bar. On fait ensuite circuler de l’eau dans les plaques afin de mouiller les filtres et d’exercer une compression maximale sur les filtres. On veut une concentration de 2g/L sachant que la cuve d’alimentation contient un volume de 150L d’eau, on pèse donc 300g de poudre que l’on place dans la cuve. La cuve est équipé d’un agitateur supposé rendre la solution la plus homogène possible. Celle-ci est ensuite aspirée par une pompe Moineau volumétrique (sa conception est réalisée de manière à pomper un volume constant via « une queue de cochon »). Filtres à détailler ;……. Dans un premier temps on va chronométrer le temps nécessaire pour atteindre un différence de pression de 1bar sachant que la pression de sortie est supposée égale à la pression atmosphérique (cela était validé lors de la circulation de l’eau). Il suffit donc de lire le manomètre situé en entrée. Lors de cette expérience le débit sera maintenu constant grâce à un débimetre situe en sortie du filtre et une molette de régulation. Afin de construire le graphe d’évolution de la pression en fonction du temps on relèvera le temps mis pour atteindre différentes pressions.