Behaviour of a particle in a test tube agitated by a vortex-shaker

Comportement d’une particule dans un tube à essai agité par un vortex

Marc Fischer (1) , Somik Chakravarty (1) , Olivier Le Bihan (2) , Martin Morgeneyer (1)

1 TIMR - Transformation Intégrée de la Matière Renouvelable
2 INERIS - Institut National de l'Environnement Industriel et des Risques

Vortex-shakers prove to be efficient devices for studying the dustiness of powders. The position of an alumina particle in an agitated test tube has been followed by PEPT (Positron Emission Particle Tracking). Population densities were computed as the frequency of the particle’s presence in different regions of the test tube. The velocities of the particle were calculated by filtering out all displacements inferior to a critical distance dcrit so as not to consider spurious movements caused by experimental noise. After its validation, the methodology was applied to the standard condition of a vortex shaker experiment (ω = 1500 rpm, 2 g of powder and open test tube). While the horizontal coordinates and velocity components follow a symmetric distribution, the vertical coordinate is characterised by a large asymmetrical plateau. The heights reached by the particle (up to 24.3 mm) are small in comparison to that of the test tube (150 mm). The greatest velocities are found near the inner wall of the test tube and at the highest heights where the population densities are the lowest. The method explicated in the present study is directly applicable to any other sets of data obtained through PEPT, especially if the system is of small dimension.

Pour étudier la pulvérulence des poudres, l’utilisation d’un agitateur vortex s’avère être efficace. La position d’une particule d’alumine dans un tube à essai agité a été suivie par la technique PEPT (Positron Emission Particle Tracking). Les densités de population ont été approximées comme étant la fréquence de la présence de la particule dans différentes régions du tube. La vitesse de la particule a été calculée après avoir éliminé tous les déplacements inférieurs à une distance critique dcrit afin de ne pas considérer les faux mouvements causés par le bruit d’acquisition. Après sa validation, la méthodologie fut appliquée aux conditions standards d'une expérience avec l'agitateur vortex (ω = 1500 rpm, 2 g de poudre et tube à essai ouvert). Les coordonnées et la vitesse horizontales sont caractérisés par une distribution symétrique tandis que la coordonnée verticale est caractérisée par un large plateau asymétrique. Les hauteurs atteintes par la particule (jusqu'à 24.3 mm) sont petites en comparaison à celle du tube à essai (150 mm). Les vitesses les plus grandes se trouvent près de la paroi du tube à essai et aux hauteurs les plus élevées où la densité de population est la plus basse. La méthode présentée dans ce travail est directement applicable à tout autre jeu de données obtenu avec la technique PEPT, particulièrement si le système est de petite taille.

Mots clés: DUST; VORTEX-SHAKER; POWDER

Mots clés: POUSSIÈRE; AGITATEUR VORTEX; PEPT; POUDRE

Domaines: Sciences de l'environnement

Marc Fischer, Somik Chakravarty, Olivier Le Bihan, Martin Morgeneyer. Comportement d’une particule dans un tube à essai agité par un vortex. 31. Congrès Français sur les Aérosols (CFA 2018), Jan 2018, Paris, France. ⟨ineris-01863326⟩