Effet de la tension

Dans cette partie, l’effet de la tension sur l’efficacité de déplacement des particules est analysé dans trois configurations : triphasée, quadriphasée et biphasée. De plus, l’effet de la tension sur le rapport charge / masse des particules (J/1) est étudié en fonction de leur sens de mouvement. Les particules utilisées dans cette expérience appartiennent à la quatrième classe granulométrique, donc elles ont un diamètre médian de 143 μm, la fréquence est fixée à 50 Hz.

II.3.1.1. Onde progressive

La Figure II.11 illustre les résultats de l’effet de la tension appliquée sur l’efficacité du déplacement des particules ainsi que leur sens de mouvement dans les deux configurations d’ondes progressives : triphasée et quadriphasée. En ce qui concerne l’efficacité de déplacement des particules, comme attendu, l’augmentation de la valeur de la tension appliquée améliore l’efficacité de déplacement des particules à cause de l’amélioration de la

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contribution de la force de Coulomb et ceci est valable quel que soit le nombre de phases.

L’efficacité totale va de 22 % à 400 V jusqu’à 68 % à 1200 V dans le cas triphasée et de 31 % jusqu’à 80 % pour les mêmes valeurs de tension dans le cas quadriphasé. La contribution de la force de Coulomb, qui est la principale force responsable du mouvement des particules, peut être améliorée en augmentant le champ électrique appliqué ou en augmentant la charge des particules. A faible tension, à 400 = par exemple, les particules vont dans les deux directions avec une efficacité plus élevée dans le sens direct (le sens de déplacement de l’onde électrique). Lorsque la tension augmente, l’efficacité de déplacement des particules dans le sens direct augmente, par contre, celle dans le sens inverse diminue. La raison pour laquelle certaines particules vont dans le sens inverse de l’onde électrique fera l’objet d’une étude approfondie dans les prochains chapitres.

(a) (b)

Figure II.11. Effet de la tension appliquée sur l’efficacité de déplacement des particules de PMMA pour les configurations (a) triphasée et (b) quadriphasée. Conditions : 50 Hz, " ,50 %. 143 μm, O 25 3

2 °C, QR 40 + 50 %.

La variation du rapport J/1 des particules en fonction de la tension est illustrée sur la Figure II.12. Nous rappelons que le rapport J/1, de l’ordre de quelques dizaines de nC/g, ne reflète pas forcement la charge des particules individuelles. Les essais préliminaires ont montré que la charge globale des particules de PMMA à la sortie du système d’alimentation vibrant est positive, mais il n’est pas impossible d’avoir des particules chargées négativement, voire quasi-neutres, dans le mélange. Pour les deux configurations, pour une valeur de tension donnée, le rapport J/1 des particules déplacées est supérieur à celui des particules qui restent sur la surface. Le rapport J/1 des particules déplacées dans le sens direct est aussi légèrement supérieur à celui des particules déplacées dans le sens inverse. Nous affirmons aussi le fait que le rapport J/1 diminue avec l’augmentation de la tension. Si on prend l’exemple des particules déplacées dans le sens direct, J/1 dépasse 40 et 65 nC/g pour les configurations triphasée et quadriphasée respectivement à 400 V, par contre J/1 ne dépasse pas 17 et 40 nC/g pour les configurations triphasée et quadriphasée respectivement à 1200 V. Ce résultat s’explique par le fait que l’application d’une tension plus élevée permet le transport des particules avec une charge plus faible.

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Le niveau de charge massique des particules qui reste sur la surface du convoyeur après l’application de la tension est plus élevé que le niveau initial, mais il est insuffisant pour permettre le déplacement de cette population de particules.

(a) (b)

Figure II.12. Evolution du rapport J/1 des particules de PMMA en fonction de la tension appliquée pour les configurations (a) triphasée et (b) quadriphasée. Conditions : 50 Hz, " ,50 %. 143 μm, O 25 3

2 °C, QR 40 + 50 %.

II.3.1.2. Onde stationnaire (Configuration biphasée)

La Figure II.13 représente l’effet de la tension sur l’efficacité de déplacement des particules et sur le rapport charge / masse pour la configuration biphasée. L’efficacité totale de déplacement des particules augmente avec la tension. Elle va de 14 % à 600 V jusqu’à 36 % à 1000 V.

(a) (b)

Figure II.13. Evolution de (a) l’efficacité de déplacement et (b) le rapport J/1 des particules de PMMA en fonction de la tension appliquée pour la configuration biphasée. Conditions : 50 Hz, " ,50 %. 143 μm,

O 25 3 2 °C, QR 40 + 50 %.

La différence par rapport aux deux configurations précédentes est que les particules sous l’influence de l’onde stationnaire se déplacent dans les deux directions de manière équilibrée. De plus, l’efficacité dans les deux sens augmente avec la tension. En ce qui

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concerne la courbe du rapport J/1 en fonction de la tension, le rapport est plus élevé dans le cas des particules déplacées et il diminue avec l’augmentation de la tension. C’est ce qui a été a remarqué aussi avec les deux autres configurations. En revanche, le niveau de charge massique est assez proche pour les particules déplacées dans les deux directions quelle que soit la tension appliquée dans le cas d’un convoyeur à onde stationnaire.

Une étude comparative de l’évolution de l’efficacité totale de déplacement des particules pour les trois configurations étudiées est présentée sur la Figure II.14. Ce résultat montre que la configuration quadriphasé est la plus efficace, par conséquent, elle est la plus adaptée pour des applications de nettoyage de surface. Nous rappelons que pour ces valeurs de tension, aucune décharge n’a été observée visuellement.

Figure II.14. Effet de la tension sur l’efficacité totale de déplacement pour les différentes configurations étudiées. Conditions : 50 Hz, " ,50 %. 143 μm, O 25 3 2°C, QR 40 + 50 %.

Le cas quadriphasé nous offre une gamme de tension de manœuvre plus large allant jusqu’à 1400 V sans apparition de décharges électriques. En effet, la différence de potentiel entre deux électrodes successives est plus élevée dans le cas biphasé ; de ce fait, il est difficile de dépasser 1000 V sans apparition de décharges électriques.