Chapitre 4: Processus de transport Flashcards
Quels sont les processus de transports qui sont de nature aléatoire?
Diffusion turbulente et diffusion moléculaire
Quelle sont les forces motrices (3) du transport de particules par advection?
- Gradient de concentration et de pression
- Élévation
- Masse volumique
Nommez deux processus de transport que l’ont peut rencontrer dans une rivière.
- Advection
- Diffusion turbulente
(pas de diffusion moléculaire, car trop minime)
Quel est le type d’écoulement y-a-il dans un décanteur normalement?
Écoulement laminaire
Dans la sédimentation, que signifie Vs?
Vitesse terminale de sédimentation
Dans la sédimentation, que signifie Vsc?
Vitesse terminale critique de sédimentation
Pour que le taux d’enlèvement soit de 100% dans une sédimentation, que faut-il?
Il faut que Vs > Vsc
Si la Vs < Vsc alors le taux d’enlèvement prend quelle valeur?
Vs / Vsc
De combien varie un coefficient de diffusion moléculaire quand la température de l’eau augmente de 10 dégré?
1,2 à 1,5
Quelle est l’effet de floculation sur la sédimentation des particules?
La sédimentation se fait plus rapidement
Vrai ou faux. La vitesse de sédimentation double quand le diamètre de la particule double.
Faux. La vitesse de sédimentation quadruple.
Quels sont les effets de la température sur la sédimentation d’une particule?
La sédimentation est plus efficace quand la température augmente. Lorsque T augmente, la densité diminue et la viscosité aussi.
Pourquoi qualifie-t-on une vitesse de sédimentation calculée avec l’équation suivante “vitesse terminale”?
Vs = (g( Pp - Peau) dp^2)/18 u, eau
Parce que la somme des forces est égale à zéro. À l’équilibre l’accélération est nulle
Quel phénomène est à l’origine de la diffusion moléculaire?
Mouvement brownien
Quelle est la force motrice de la diffusion moléculaire?
dCa/dt (gradient de concentration)
Est-ce que la vitesse de diffusion d’une molécule dans l’eau est la même que dans l’éthanol?
Non, car la viscosité n’est pas la même. Plus la viscosité dynamique du produit est faible, plus la vitesse de diffusion de la particule est élevée
Pourquoi et comment la diffusion moléculaire est-elle influencée par la température?
Lorsque T augmente, plus l’énergie du système augmente, plus il y a d’agitation, plus la viscosité diminue, et donc la diffusion moléculaire est facilitée
Quel est le sens de chacun des termes de l’équation suivante?
sigma, x = sqrt(2D, A x t)
- sigma, x : distance parcourue par 67% de la matière.
- D A, : coefficient de diffusion
- t : temps
Donnez un point en commun et une différence entre la diffusion moléculaire et la diffusion turbulente dans la diffusion turbulente.
- Point en commun: les deux sont des phénomènes aléatoires
- Différence: la diffusion turbulente dépend des propriétés de l’eau alors que la diffusion moléculaire dépend des propriétés moléculaires
Est-ce vrai que dans une rivière, il y a uniquement de la diffusion turbulente dans le direction transversale?
Non, dans tous les sens.
Dans quelle condition est-ce pertinent de prendre en compte la diffusion moléculaire?
Lorsque c’est le seul processus de transport.
Qu’est-ce que la dispersion mécanique?
La distorsion des profils de concentration due à des vitesses d’écoulement différentes. Les vitesses d’écoulement différentes (friction sur les parois ou convection) entraîne une dispersion d’un contaminant
Quelle est la force motrice de la sédimentation.
La force de gravité (Fg)
Quelles sont les deux forces qui empêche la sédimentation?
Poussée d’Archimède (Fa) et force de traînée (Fd)
Si l’écoulement est turbulent, que vaut le Cd (sédimentation) ?
Cd = 0,44
À partir de sa forme générale, développer l’équation différentielle de bilan de masse dans le cas d’un canal où on suppose qu’il y a de la diffusion turbulente uniquement dans la direction longitudinale.
dCa/dt = -( dj, ax / dx + dj,ay / dy + dj, az / dz) + ra
j,ax = -Dt x (dCa/dx)
où Dt est le coefficient de turbulence
dCa/dt = -( (dCa/dx)) + ra
Si l’écoulement est laminaire que vaut le Cd ?
Cd = 24/Re
Si l’écoulement est transitoire que vaut le Cd ?
Cd = 18,5 / (Re)^0,6
À partir de quel diamètre, la sédimentation d’un grain de sable ne se fait plus en régime laminaire?
d = 2,65
Quelle est effet de la température sur la viscosité?
Plus la température augmente, plus la viscosité diminue. La viscosité diminue d’un facteur 2, lorsque la température augmente de 30 degrés.
Dans l’air, quels sont les pourcentages des principaux gaz ?
Dans 1 m^3:
- 79% de N2 (azote)
- 21& de O2 (dioxygène)
- 0,4 % de CO2 (dioxyde de carbone)
Masse molaire de H.
1 g/mol
Masse molaire de C.
12 g/mol
Masse molaire de N.
14 g/mol
Masse molaire de O.
16 g/mol
Masse molaire de P.
31 g/mol
Masse molaire de S.
32 g/mol
Masse molaire de Fe.
56 g/mol
Masse molaire de Cl.
35.5 g/mol
Masse molaire de He.
4 g/mol
Quel est le flux spécifique de A dans un décanteur (advection +sédimentation) ?
j a, tot = j a,sed + j a,sed = (v adv + v sed) x Ca
Équation vitesse de sédimentation critique Vsc ?
Vsc = (Vh x h)/L =
Vsc = (Vh x h x W)/LW =
Vsc = Q/Azs **
où Azs est la zone de sédimentation (à vol d’oiseau) et Q le débit d’eau à traiter
Quel est le critère d’enlèvement des particules dans un décanteurs circulaire horizontal dans le cas où toutes les particules ont la même vitesse de sédimentation
Définition de la diffusion moléculaire.
À cause de l’agitation thermique aléatoire (mouvement Brownien), les solutés migrent naturellement des zones de fortes concentrations vers les zones de faibles concentrations
Quelle est la première loi de Fick ?
jax = -Da (dCa/dx)
Quelle est la deuxième loi de Fick ? (il faut qu’il ait uniquement de la diffusion moléculaire et qu’il y ait seulement du transport dans la direction x et que le composant soit non réactif)
dCa/dt = Da x (d^2 Ca / dx^2)
Quelle est l’effet de la température sur la diffusion moléculaire ?
(Da)T = (Da)25C x e exp(kt(T-25))
où T est exprimé en degré C et Kt est un paramètre qui dépend du composant A
0,018 < Kt < 0,04 degré-1
Que stipule la loi de Stockes - Einstein à propos de la diffusion moléculaire?
Da = (kT/6 x pi x u r s,a)
=> Lorsque la masse molaire du soluté a augmente, le rayon de de la molécule de soluté augmente et le coefficient de diffusion diminue
Quelle est l’équation de la diffusion moléculaire qui est une distribution normale?
sigma,x = sqrt(2 x Da x t)
où sigma,x est une mesure (ordre de grandeur) de la distance sur laquelle un composant diffuse dans un temps t. La distance parcourue par 67% des particules.
Quels processus ont tendance à disperser les contaminants transversalement à l’écoulement dans une rivière?
- Dispersion mécanique (vitesse d’écoulement différente dû à la friction)
- Diffusion turbulente (turbulence)
Quels sont les processus à considérer pour la dispersion de particules en suspension dans l’eau?
- Vitesse d’écoulement
- Turbidité
- Dispersion mécanique
- Vitesse de sédimentation et vitesse de flottation
Comparez la dispersion d’un polluant dans une nappe phréatique, dans un torrent et dans un lac.
- Nappe phréatique: diffusion moléculaire
- Torrent: turbulence
- Lac: renversements thermiques (inversion)
Pourquoi la prédiction d’un coefficient de dispersion dans un cours d’eau est-elle complexe?
Parce qu’on a besoin de connaître plusieurs variables.
Dans quel sens la diffusion (moléculaire ou turbulente) tend à disperser les composés?
Transversalement
Dans quel sens la diffusion + advection tend à disperser les composés?
Dans le sens de l’écoulement
