FILTRATION

-filtration

1.FILTRATION des OBJETS

Pour un mélange de corps, la filtration exprime une séparation des PHASESfluideet solide.

Le filtre est le milieu de séparation-en général un solide poreux- agissant sous pression normale ou surajoutée.

Le filtre peut aussi appartenir au vivant (les reins, les poumons)

Le liquide qui traverse le filtre est dit perméat ou filtrat

Le solide qui est retenu dans le filtre est dit résidu ou rétentat ou plus familièrement gâteau

La matière filtrante (constituant du filtre) est dite médium (ex: le kieselguhr)

Le taux de filtration est la quantité de filtrat recueillie par unité de temps

La sédimentation est une filtration naturelle (sous seule influence de la gravité

 

TYPES de PRODUITS à FILTRER

Les matières à filtrer sont classables >>>

1.1.soit par leurs masses réparties en volumes comme :

-des microproduits, qui peuvent être des pollens, des spores, des bactéries ou microbes (10-15 à -12 kg/m3)

-des aérosols, qui sont des pseudo-PHASES homogènes de particules en suspension dans un gaz (10-11 à -5 kg/m3)

-des rejets (poussières industrielles ou de cheminées) (10-6 à -2 kg/m3)

-des granulats (> 10-1 kg/m3)

1.2.soit par leur dimension, exprimée en micron (ou micromètre μm) comme :

le brouillard(1 à 50)--la brume(50 à 200)--la bruine(100 à 500)--la pluie(500 à 10000)-les virus(0,01 à 0,1)--les bactéries(1 à 10)--les spores et pollens(10 à 100)--les poussières d'habitat(0,001 à 1)--les poussières métallurgiques(0,001 à 100)--les poussières industrielles(1 à 10000)--l'amiante(1 à 10)--les fines, d'origine minérale ou de scierie industrielle (100 à 1000)--les fumées pétrolières(0,1 à 1)--les fumées de cheminées(0,01 à 1)--les fumées des volcans(1 à 100)

 

TYPES de FILTRES AERIENS

Ils sont classés en fonction de leur mode (mécanisme) d'interception :

-par tamisage : on limite le diamètre des particules à filtrer par un espacement limite entre les fibres du filtre

-par interception : le choc ou l'interaction gravifique entre la particule et un élément du filtre

cause la fin de trajectoire du rétentat

-par diffusion : une particule a un mouvement vibratoire (brownien) dont le front d'onde est cassé par un élément du filtre (faisant fonction d'obstacle), d'où arrêt de la particule

 

-efficacité des filtres en milieu aérien

l'efficacité d'un filtre en milieu gazeux est le rapport :

différence des concentrations entre l'amont et l'aval, comparée à la concentration amont

L'efficacité des filtres à tamisage est surtout bonne pour les dimensions de particules > 10 microns

Celle des fitres à diffusion pour des particules de dimensions # 0,1 μm

Celle des filtres à interception-inertie est surtout valable pour des dimensions de 1 à 10 microns (μm)

 

-quantité de filtrat recueillie

 elle est variable avec le type de filtre, donc pas de formulation possible

 

FILTRATION en MILIEU AQUEUX

-débit de filtration en milieu aqueux (formules de Poiseuille et de Darcy)

Q = n.Dp.lr4 / 8.h.lé

ou bien Q = S.Dp.Sh / h.lé

avec Q(m3/s)= débit

n = nombre de cheminements (canaux) perpendiculaires à l'écoulement

S(m²)= section de filtrage

Sh(m²)= perméabilité intrinsèque

Dp(Pa)= différence de pression entre les 2 faces du filtre

h(pl)= viscosité dynamique

lé(m) = épaisseur du filtre

lr(m) = rayon des pores

Nota : on suppose ci-dessus que le décolmatage du filtre est résolu

 

-la perméance (dimension d'un temps) est un paramètre de filtration liquide

Elle est fonction exponentielle de la compacité du filtre, du diamètre de ses fils, de son épaisseur et d'un paramètre spécifique dit «efficacité de collecte»

-cas particulier d'un filtre de piscine

il est ici présenté un exemple de filtre à sable pour piscine, avec rappel des formules reliant les divers paramètres de l'installation :

Q (débit de la pompe) = 22 m3/h soit 6,1.10-3 m3/s

S (section du tube d'alimentation) = diamètre 50, soit S  # 2.10-3

Fp (poids de l'eau) = Q.v.ρ' = 6,1.10-3.3.103 = 20 N

v = vitesse du flux = Q/S = 3 m/s (donné aussi par abaque)

M* = débit-masse d'eau = environ 6 kg/s

p = pression = poids d'eau/section = 20/2.10-3 = 104 Pa (soit 0,1 bar)

 

NOTIONS PROCHES de la FILTRATION des corps

Criblage et tamisage sont des genres de filtrations à travers un corps maillé (ou tramé)

Adsorpsion est le piégeage de molécules par un tamis moléculaire

Voir si besoin ce chapitre

 

2.La FILTRATION en ELECTRICITE

La filtration exprime ici une modification d'un courant, afin de ne garder que ses composants utiles (les parties indésirables -filtrées- ne sont cependant pas rejetées à l'extérieur, mais elles sont transformées, soit en chaleur soit en autres courants subalternes)

Un filtre électrique est un circuit où s'opèrent des modifications sur l'intensité, sur le voltage ou sur la fréquence d'un courant entre son entrée et sa sortie de ce circuit. Il y a souvent une évolution desdites grandeurs au cours du temps.

Un filtre électronique est en général constitué de résistances, de réactances, de quadripôles, et sert à modifier un signal (électrique)

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