EP4377525A1 - Collecteur d'aérosol - Google Patents

Collecteur d'aérosol

Info

Publication number
EP4377525A1
EP4377525A1 EP22736297.7A EP22736297A EP4377525A1 EP 4377525 A1 EP4377525 A1 EP 4377525A1 EP 22736297 A EP22736297 A EP 22736297A EP 4377525 A1 EP4377525 A1 EP 4377525A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
collector
units
collection
aerosol
net
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22736297.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Camille DUPRAT
Romain LABBE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Polytechnique
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Polytechnique
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Ecole Polytechnique filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4377525A1 publication Critical patent/EP4377525A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/28—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from humid air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/04—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising inertia
    • B01D45/08—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising inertia by impingement against baffle separators

Definitions

  • the present invention relates to an aerosol collector and a method of collecting an aerosol using the aerosol collector.
  • Atmospheric fog is an important source of water whose collection is of major interest, especially in arid regions. The collection of atmospheric fog also allows its meteorological analysis.
  • Atmospheric pollutants in the form of aerosols are also interesting to collect to purify the air, in particular it is interesting to capture pesticides during spreading on the periphery of the treated area or to capture the liquid from aerosols from the industry that are released into the atmosphere.
  • an aerosol collector comprising at least one net comprising a plurality of spaced apart elongated liquid collector units, each collector unit comprising a collection space extending longitudinally along the collection unit and configured to collect liquid from the aerosol in the form of a liquid column extending into the collection space along the collection unit, the spaces collection having a transverse dimension less than the smallest distance in the transverse direction between the adjacent collecting units, the collection spaces having a transverse dimension less than or equal to 6 mm.
  • the drops have a number-average diameter less than or equal to 500 ⁇ m, better still less than or equal to 100 ⁇ m, even better less than or equal to 50 ⁇ m, even better less than or equal to 10 ⁇ m.
  • Liquid column means a continuous deposit of liquid along the corresponding collecting unit, formed by spreading the liquid of the aerosol along the collecting unit.
  • Collection space means the space of the collection unit in which the liquid is collected in the form of a liquid column.
  • transverse dimension it is necessary to understand the dimension in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the collecting units and substantially parallel to the plane of extension of the net.
  • Such an aerosol collector by liquid column allows the liquid of the aerosol to coalesce with the liquid column and to be continuously drained by gravity towards a reservoir, while presenting a large liquid collection surface and preserving a space requirement. minimum of collecting units, unlike individual drops obtained on single threads. This allows for better collection efficiency.
  • the collecting units allow, by orienting the net so that the collecting units are at least partially vertical, that the liquid flows by gravity along the liquid columns, which facilitates the collection of the liquid.
  • the collection spaces have a transverse dimension smaller than the smallest distance between the collection units makes it possible to ensure that the liquid columns will indeed form in the collection space of the collection units and not between the collection units of so as to leave spaces for the circulation of the aerosol between the collecting units.
  • the fact that the aerosol is never completely prevented from circulating makes it possible to improve the mechanical resistance of the collector in the presence of flows having a high speed. This also makes it possible to facilitate the flow of the liquid at the level of the liquid columns by avoiding contact between several liquid columns and to prevent the mist from deviating from the net if it cannot circulate through the latter, which would prevent any liquid collection.
  • liquid columns are formed on the collecting units allows better capture efficiency by playing the role of capturing film having a high affinity with the liquid to be captured in the collecting units.
  • the transverse dimension of the collector units is less than or equal to 3 mm, better still less than or equal to 1 mm.
  • the collector units of the net are all of the same transverse dimension.
  • the collecting units can be of different transverse dimensions.
  • the collector units of the net are substantially parallel to each other.
  • the collecting units are evenly distributed in the net, that is to say substantially at equal distance from each other.
  • the distance between the collection units of the net may vary.
  • the net comprises at least 5 collecting units, more preferably at least 10 collecting units, even better at least 20 collecting units, even better at least 50 collecting units.
  • the net has a strength, defined as the area of the net occupied by the collecting units with respect to the total area of the net observed in a direction normal to the net, comprised between 0.1 and 0.8, better still between 0.3 and 0.6.
  • Such solidity allows both an effective aerosol collection rate and good circulation of the aerosol between the collecting units. A lower solidity does not allow a sufficient number of collector units to efficiently collect the aerosol and a higher solidity generates interactions between adjacent collector units which decrease the collection efficiency.
  • the collection spaces extend over the full height of the collection units.
  • the collection spaces are configured to collect the liquid from the aerosol in the form of a liquid column over the entire height of the corresponding collection unit.
  • the transverse dimension of the collection spaces can be monotonous along the collection units.
  • the collection spaces preferably have a transverse dimension less than the smallest distance in the transverse direction between the adjacent collection units in the absence of water to be collected.
  • the transverse dimension of the collection spaces is substantially identical over their entire length and/or between them.
  • the net is devoid of crossing threads.
  • each collection space has a transverse dimension less than or equal to 75%, better still 70%, even better between 65% and 55%, even better still between 62% and 58% of the transverse dimension of the collecting unit corresponding.
  • the minimum transverse dimension of each collecting space is greater than or equal to 55% of the transverse dimension of the collecting unit.
  • the height of the net can be less than or equal to 3 m.
  • Each collector unit may comprise: a wire having a longitudinal groove forming the collection space, or at least two wires spaced from each other and forming between them the collection space.
  • each collector unit comprises at least two wires spaced from each other and forming between them the collection space.
  • the wires of the same collector unit are substantially identical to one another.
  • the wires of the same collector unit are different, in particular made of different materials or of different diameters.
  • the wires have a transverse dimension, in particular a diameter, less than or equal to 1.5 mm, even better less than or equal to 0.8 mm.
  • the wires of each collector unit are substantially identical to each other.
  • the wires have different transverse dimensions.
  • the wires of each collector unit are substantially parallel to each other.
  • the two wires of each collector unit are inclined with respect to each other so that the transverse dimension of the collection space is always as mentioned above in any section of the collector unit.
  • each collector unit can be spaced transversely between them by a distance less than or equal to 3 mm, better still less than or equal to 2 mm, even better less than or equal to 1 mm, even better less than or equal to 0.5 mm .
  • the wires of each collector unit are spaced apart by a distance less than or equal to 1.4 * VG, G being the ratio of the smallest of the diameters of the wires of the collector unit on the largest of the diameters of the wires of the collector unit., better between 0.3 * ⁇ j ⁇ G and 0.6 * G, even better between 0.5 * L/G and 0.6 * G.
  • the collecting units can be configured so that the collecting spaces are each of substantially identical transverse dimension in use and out of use.
  • T min being the surface tension of the liquid
  • f the width of the thinnest thread of the collector unit
  • L the length of the collector unit
  • D the distance between adjacent collector units.
  • the threads can be made of a material chosen from among polyester (PET), nylon, polyamide, polyethylene (PE), HDPE, steel, carbon, glass, cotton, hemp, linen, polypropylene, polyetheretherketone (PEEK), liquid crystal polymers.
  • the threads can each be mono-filament or multi-filament, braided or not.
  • the yarns can each be obtained by spinning, braiding, extrusion, drawing or pultrusion.
  • All of the wires of the collector units of the or each of the threads may be coplanar.
  • the net may be polygonal in shape, in particular in the shape of a triangle, hexagon or parallelogram.
  • the net is in the form of a parallelogram and the collecting units are stretched between two opposite sides of the parallelogram.
  • the length of the collecting units can be identical for all the collecting units or be variable, in particular according to the shape of the net.
  • the net comprises a frame for holding the collector units together, in particular flexible or rigid.
  • the holding frame may comprise two opposite holding structures between which the collector units are stretched, the opposite holding structures each comprising systems for fixing the collector units, in particular pairs of holes or notches for passing and fixing the wires collection units.
  • the opposing support structures can be straight or curved.
  • the holding frame may comprise a system making it possible to simultaneously vary the transverse dimension of all the collecting spaces, in particular the spacing between the wires of the collecting units.
  • the support frame may comprise lateral structures for spacing the opposing support structures, the lateral spacing structures being able to be of variable lengths so as to vary the voltage applied to the collector units, in particular of the lateral bars on which the opposing structures support are fixed so as to be able to move in translation.
  • the net comprises a support part, consisting in particular of the holding frame, and a collecting part supported by the supporting part, the collecting part being made up of collecting units as defined above.
  • the net can be assembled by weaving or embroidery, in particular the holding frame is similar to an embroidery frame, making it possible to produce the collecting units in the form of pairs of parallel threads inserted into pairs of holes and tied at both ends, by molding or extrude.
  • the collector may comprise a system for recovering and/or storing the liquid collected by the net, in particular at least one gutter or a tube arranged on the frame to direct the liquid into a reservoir integrated or not into the collector and/or to store the liquid.
  • the manifold may comprise a plurality of nets superimposed on each other, in particular between 1 and 10 superimposed nets, extending over different extension planes, in particular aligned with each other according to parallel planes.
  • the superposed threads are of different strengths, in particular decreasing or increasing strengths from one collector surface thread to another.
  • the overlapping nets have substantially identical collecting units, the overlapping nets differing in the distance between the collecting units of the net; the distance between the collector units of the nets can increase or decrease from one surface net to another.
  • the superposed fillets have identical contours and overlap exactly.
  • the superposed nets have different contours, in particular in the case where the aerosol to be collected has an increasing displacement speed gradient from a wall.
  • the collector can comprise a plurality of juxtaposed threads, coplanar or not.
  • the juxtaposed nets do not overlap. They can be joined or spaced between them.
  • the juxtaposed threads can be of substantially identical strengths.
  • the juxtaposed nets are of different strengths in order to adapt in particular to an aerosol having a gradient in the speed of movement.
  • the collector is modular according to the use, in particular it comprises modular fixing systems for the juxtaposed and/or superimposed nets between them allowing the addition or removal of one or more superimposed or juxtaposed nets.
  • the collector comprises modular fixing systems for the juxtaposed and/or superimposed nets between them allowing the addition or removal of one or more superimposed or juxtaposed nets.
  • the invention also relates to a method for collecting liquid in an aerosol by a collector according to the invention comprising the steps consisting in orient the collector relative to the direction of aerosol travel such that the thread(s) are at least partially oriented transversely, preferably substantially perpendicular, to the direction of aerosol travel and the collector unit(s) are at least partially vertical, preferably substantially vertical, collecting the liquid flowing in the form of a liquid column along the collection units of the net or nets by gravity.
  • the or each thread has a predetermined solidity, in particular optimal, as a function of the transverse dimension of the collecting units at a given characteristic length of the aerosol.
  • the smaller the cross-sectional dimension of the collector units for a given aerosol the greater the optimum predetermined strength.
  • the collector comprises several superimposed threads of increasing or decreasing solidity from one surface thread to another and is oriented with respect to the direction of movement of the aerosol so that the superimposed threads are of decreasing solidity in the direction of aerosol travel.
  • This allows to have an effective liquid collection adapted to the characteristic length of the aerosol.
  • the aerosol is slowed down so that its characteristic length defined above decreases.
  • the fact that the superimposed nets are of decreasing solidity makes it possible to have a solidity for each layer which is adapted to the characteristic length of the aerosol which crosses it and thus to optimize the collection of liquid.
  • the method may include the collection of fresh water from atmospheric fog, in particular for meteorological analysis, food or forest management, or the collection of atmospheric pollutants in the form of aerosols to purify the air, in particular the collection of pesticides during an application, or the collection of water from industrial aerosols.
  • the method may include adapting the collector, in particular the solidity of the net(s), the transverse dimension of the collector units of the net(s) and/or the number of superposed and/or juxtaposed nets and their size and/or arrangement, to characteristics of the aerosol to be collected, in particular its characteristic length and/or its displacement speed profile.
  • Figure 1 shows an example of a manifold
  • FIG 2 shows a detail according to II of the collector of figure 1
  • FIG 3 figure 3 schematically represents a detail of the thread of an example of a collector
  • FIG 4 shows a detail according to IV of the collector of figure 3
  • FIG 5 is a view along V of Figure 4 with a liquid column
  • FIG 6 Figure 6 schematically shows a structure for holding the collector units
  • FIG 7 schematically represents a variant of the structure for holding the collector units
  • Figure 8 is a graph representing the aerosol collection rate as a function of the strength of the net for different transverse dimensions of the collecting units
  • Figure 9 is a graph representing the strength of the net as a function of the transverse dimension of the collecting units for different characteristic lengths of the aerosol,
  • FIG 10 figure 10 schematically represents a detail of a thread of a manifold variant
  • FIG 11 figure 11 schematically represents a net variant
  • FIG 12 figure 12 schematically represents a net variant
  • FIG 13 Figure 13 schematically represents a net variant
  • Figure 14 schematically represents a net variant
  • FIG 15 figure 15 schematically represents a manifold variant
  • FIG 16 figure 16 schematically represents a manifold variant
  • FIG 17 figure 17 schematically represents a manifold variant
  • FIG 18 figure 18 schematically represents a manifold variant
  • Figure 19 schematically represents a manifold variant.
  • an aerosol collector 10 comprising a net 20.
  • the net 20 comprises a support part 30 and a collecting part 40 supported by the supporting part 30.
  • the collecting part 40 consists of a plurality of collecting units 42 of the aerosol liquid, for example ten collecting units 42, extending longitudinally without intersecting with each other and spaced apart from each other by a minimum distance D.
  • the collecting units 42 have a transverse dimension d less than or equal to 1mm.
  • the collector units 42 as illustrated are parallel to each other and regularly spaced from each other by a collection space 46 illustrated in particular in FIG. 5. It could be otherwise. For example, they could be inclined to each other without overlapping and keeping a minimum distance D between them.
  • the header units 42 are identical.
  • the collector units 42 comprise two wires 44a and 44b extending in the plane of the thread 20.
  • the two wires 44a and 44b are spaced apart from each other in the plane of the thread by a distance e to form a collection space 46 of minimum transverse dimension c, defined between the longitudinal axes of the two wires 44a and 44b.
  • the minimum transverse dimension c of the collection space 46 of the collection units is less than the minimum distance D between the collection units.
  • the minimum transverse dimension c of the collection space 46 is between 62% and 58% of the transverse dimension d of the collection unit 42.
  • the wires 44a and 44b are of circular section and of the same diameter/but they could be of different diameters without this preventing the formation of a liquid column in the collection space.
  • the wires 44a and 44b have a diameter less than or equal to 1.5 mm.
  • the threads 44a and 44b are made of monofilament nylon. But, they could be in any other material and/or multi-filament.
  • the wires 44a and 44b are substantially parallel to each other, but it could be otherwise, they could be inclined with respect to each other, in particular by approaching one another. another towards an edge of the net, in particular the lower edge of the net 20 when the latter is used.
  • the distance between the wires 44a and 44b is between 0.5 and 0.6 times the diameter /of the wires 44a and 44b.
  • the collecting part 40 has a solidity s, defined by the formula below
  • N the number of collector units 42 and l the width of the part
  • (N—1)D+Nd collecting part 40 i.e. as the area of the collecting part 40 occupied by the collecting units 42 with respect to the total area of the collecting part 40, comprised between 0.3 and 0.6.
  • the height H of the net 20 is less than or equal to 3 m.
  • the collector units 30 are held taut by the support part 30 composed of a holding frame 32.
  • the net 20 is rectangular in shape.
  • the holding frame 32 comprises two opposing structures 34a and 34b for holding the collector units 42 spaced apart between them, between which the collector units 42 are stretched and two lateral structures 38a and 38b for spacing the opposing holding structures 34a and 34b.
  • the opposing holding structures 34a and 34b each comprise systems 36 for fixing the wires 44a and 44b, in particular pairs of holes, as illustrated in Figure 6, or notches, as illustrated in Figure 7.
  • the wires 44a and 44b of each collector unit 42 can then be inserted into the corresponding notches or holes and be tied together at their two ends.
  • the collector units comprise a single wire bent to form two strands, linked together at one of their ends by continuity of the wire, each strand being inserted into one of the notches or holes of a pair and the strands being knotted together at their other free end.
  • the invention is not limited to one way of making the net. Any method allowing the maintenance and the tension of the two wires 44a and 44b of the collector units 42 is possible.
  • the opposing support structures 34a and 34b are straight, but they could be curved.
  • the spacer side structures 48a and 48b are of variable lengths so as to vary the voltage T applied to the collector units 42.
  • the spacer side structures 48a and 48b can be threaded bars on which the support structures 44a and 44b are mounted via holes 45, visible in Figures 6 and 7, and fixed by nuts 46 screwed onto the threaded bars on either side of the holding structures 44a and 44b, as can be seen in figure 1.
  • the holding frame 32 may comprise a system, not illustrated, making it possible to simultaneously vary the transverse dimension of all the collection spaces 46, in particular the spacing between the wires 44a and 44b of the collection units 42, for example pairs of spacers of variable distance between them.
  • the collector may comprise a recovery and/or storage system 50 for the liquid collected by the net 20.
  • the recovery and/or storage system may comprise one or more gutters, one or more grooves or one or more tubes making it possible to guide the liquid to an external tank or not.
  • the manifold 10 is positioned so that the manifold units 42 are at least partially oriented vertically, as shown in Figure 1.
  • the manifold units may be vertically oriented or angled. It is also positioned so as to be at least partially perpendicular, i.e. inclined or perpendicular, preferably completely perpendicular, with respect to the direction of movement of the aerosol.
  • the aerosol will pass through the net 20 and the liquid L will coalesce on the wires 44a and 44b to form a film between them, as shown in Figure 5, and extend along the wires 44a and 44b in the form of a liquid column.
  • the liquid L will flow by gravity along the liquid column on each collecting unit 42 and be recovered by the recovery and/or storage system 50.
  • FIG. 8 represents the collection rate Q as a function of the solidity s for different transverse dimensions d of the collecting units 42 for a given aerosol.
  • the curves correspond, from the upper curve to the lower curve respectively, to collecting units 42 of decreasing transverse dimensions d. It is deduced from this curve that there is for each transverse dimension d of collecting unit 42 a solidity of the net 20 for which the collection rate is optimal. The optimal s strength is greater for collector units of smaller transverse dimension for a given aerosol.
  • the solidity s of the net 20 is chosen so as to correspond to the solidity allowing an optimum collection rate as a function of the transverse dimension d of the collecting units 42 for a given aerosol. It is also deduced from the curves of FIG. 8 that the optimum solidity is between 0.4 and 0.6.
  • the greater the characteristic length F of the aerosol the greater the optimal solidity s at a given transverse dimension of the collecting units. It is also deduced from this that the greater the speed of movement of the aerosol, the greater the solidity of the net must be.
  • the optimum solidity s is between 0.35 and 0.6.
  • the solidity s of the net 20 and the transverse dimension d of the collector units 42 are chosen according to the characteristic length F of the aerosol.
  • the collector part 40 of Figure 10 differs from that of Figures 1 to 7 in that the collector units 42 each comprise a single wire 44 having a longitudinal groove 60 over its entire length forming the collection space 46 of transverse dimension c.
  • the transverse dimension c of the groove 60 is between 62% and 58% of the transverse dimension d of the thread 44.
  • FIGS 11 to 14 illustrate different possible shapes of the net 20.
  • the net 20 can be rectangular in shape, as shown in Figure 11, triangular in shape as shown in Figure 12, parallelepiped in shape, as shown in Figure 14.
  • the net can include holding structures 34a and 34b of the units collectors 42 identical, as shown in Figures 11, 13 and 14, or not, as shown in Figure 12.
  • the net may include holding structures 34a and 34b of the collector units 42 straight, as shown in Figures 11 and 14 , or curved, as shown in Figure 13, or in the form of a polygonal line, as shown in Figure 12. The same is true for the side spacing structures 48a and 48b when present.
  • Figures 15 to 18 illustrate different collectors 10 with or without several threads 20 juxtaposed. In Fig. 15, collector 10 has a single net 20 mounted on legs 70.
  • Net 20 is configured so that collector units 42 extend vertically when legs 70 are fixed to the floor.
  • the collector 10 comprises several threads 20i, 20 2 and 2O 3 juxtaposed.
  • the threads 20 can be identical as shown in Figures 16 and 17 by being spaced apart from each other by a space as shown in Figure 16 or by being joined by one of their sides as shown in Figure 17.
  • the threads 20 can extend in the same plane, for example by being mounted on the same frame, as illustrated in figure 16, or can extend in different planes, for example by being inclined with respect to each other, as illustrated in FIG. 17.
  • the lateral threads 20i and 2O 3 are inclined with respect to the direction of movement of the aerosol, perpendicular to the central thread 2O 2 .
  • the threads 20 are of different shapes, extending or not in the same plane.
  • the collector units of the nets 20i and 2O 3 can be inclined with respect to the vertical.
  • the embodiment of FIG. 19 differs from the previous embodiments in that the manifold 10 comprises several threads, here 3 threads 20 a , 20 b and 20 c , superimposed on each other and extending along respective planes of extension parallel to each other.
  • the threads 20 a to 20 c have a decreasing solidity from the first thread 20 a through which the aerosol A passes to the last thread 20 c through which the aerosol A passes.
  • the collecting units 42 of the threads 20 a to 20 c can be identical but spaced apart by a distance D a , D b and D c increasing from the first thread 20 a to the last thread 20 c .
  • the collectors 10 as described can allow the collection of fresh water from atmospheric fog, in particular for meteorological analysis, food or forest management, or the collection of atmospheric pollutants in the form of aerosols to purify the air, in particular the collection of pesticides during an application, or the collection of water from industrial aerosols.
  • Collector units may have two angled wires approaching each other towards the bottom of the collector.
  • the collector units can be spaced apart from each other by a non-constant distance, without overlapping.
  • the cross section of the wires may not be circular. It can be of any shape, in particular polygonal or polylobed.
  • the manifold may comprise a plurality of juxtaposed threads and a plurality of superimposed threads.
  • the superimposed threads may overlap only partially and/or be of different shapes.
  • the collector can be totally modular according to its application. It may include modular fastening systems for juxtaposed and/or superimposed nets, allowing the addition or removal of one or more superimposed or juxtaposed nets. For example, it is possible to add juxtaposed nets to cover a large area. It is also possible in an industrial setting to adapt the collector to the characteristics of the aerosol in a nozzle, in particular to its displacement speed profile in the nozzle.
  • the characteristics of the collector and in particular of the net, in particular the solidity of the net, the transverse dimension of the collecting units of the or each net and/or the number of superimposed and/or juxtaposed nets and their size and/or arrangement can be adapted to the characteristics of the aerosol to be collected, in particular its characteristic length for the solidity and the transverse dimension of the collecting units and/or its displacement speed profile for the arrangement.

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Abstract

L'invention a pour objet un collecteur (10) d'aérosol (A) comportant au moins un filet (20) comportant une pluralité d'unités collectrices (42) de liquide (L) de forme allongée espacées les unes des autres, chaque unité collectrice (42) comportant un espace de collecte (46) s'étendant longitudinalement le long de l'unité collectrice (42) et configuré pour collecter le liquide (L) de l'aérosol sous forme d'une colonne liquide s'étendant dans l'espace de collecte (46) le long de l'unité collectrice (42), les espaces de collecte (46) présentant une dimension transverse c inférieure à la plus petite distance dans le sens transversal D entre les unités collectrices (42) adjacentes, les unités collectrice (42) présentant une dimension transverse inférieure ou égale à 6 mm.

Description

Description
Titre : Collecteur d’aérosol
La présente invention concerne un collecteur d’aérosol et un procédé de collecte d’un aérosol à l’aide du collecteur d’aérosol.
Domaine technique
Différents types d’aérosols sont intéressants à collecter.
Le brouillard atmosphérique constitue une importante source d’eau dont la collecte présente un intérêt majeur, en particulier dans les régions arides. La collecte du brouillard atmosphérique permet également l’analyse météorologique de ce dernier.
Les polluants atmosphériques se présentant sous forme d’aérosol sont également intéressant à collecter pour purifier l’air, notamment il est intéressant de capturer les pesticides lors d’un épandage en périphérie de la zone traitée ou de capturer le liquide des aérosols issus de l’industrie qui sont rejetés dans l’atmosphère.
Il est également intéressant de récupérer certains composants des aérosols issus de l’industrie à moindre frais pour les réutiliser.
Technique antérieure
Il est connu dans les régions arides de tendre des filets à coalescence sur lesquels les gouttes du brouillard coalescent de sorte à pouvoir être récupérées dans un réservoir sous les filets, notamment à des fins alimentaires ou d’irrigation. Un tel filet est par exemple l’objet de la demande internationale WO2016/062877.
Il est également décrit dans la demande internationale WO 2019/165187 un collecteur de brouillard présentant des fibres parallèles verticales régulièrement espacées entre elles permettant de récolter le brouillard sous forme de gouttelettes sur une ou deux fibres adjacentes, selon l’écartement des fibres.
L’article Labbé R, Duprat C. Capturing aérosol droplets with fibers. Soft Matter. 2019 Sep 21 ; 15(35):6946-6951. doi: 10.1039/c9sm01205b. Epub 2019 Aug 2. PMID: 31373596, concerne l’utilisation d’un filet présentant des fibres de Nylon verticales régulièrement espacées entre elles pour capturer efficacement le liquide d’un aérosol et faciliter sa récupération par écoulement le long des fibres. Cet article décrit que le rapprochement de fibres flexibles permet de former des colonnes liquides facilitant le drainage vertical du liquide collecté vers un réservoir. Il existe un besoin pour collecter efficacement un aérosol par un système passif, quelques soient les caractéristiques de l’aérosol, avec un drainage performant du liquide collecté.
Il existe également un besoin pour avoir des collecteurs avec de bonnes propriétés de résistance mécaniques, un coût de fabrication faible et un entretien facile.
Exposé de l’invention
L’invention répond à tout ou partie de ces besoins à l’aide d’un collecteur d’aérosol comportant au moins un filet comportant une pluralité d’unités collectrices de liquide de forme allongée espacées les unes des autres, chaque unité collectrice comportant un espace de collecte s’étendant longitudinalement le long de l’unité collectrice et configuré pour collecter le liquide de l’aérosol sous forme d’une colonne liquide s’étendant dans l’espace de collecte le long de l’unité collectrice, les espaces de collecte présentant une dimension transverse inférieure à la plus petite distance dans le sens transversal entre les unités collectrices adjacentes, les espaces de collectes présentant une dimension transverse inférieure ou égale à 6 mm.
Par « aérosol », on comprend un ensemble de gouttes en suspension dans un milieu fluide, notamment gazeux, notamment l’air. De préférence, les gouttes présentent un diamètre moyen en nombre inférieur ou égal à 500 pm, mieux inférieur ou égal à 100 pm, encore mieux inférieur ou égal à 50 pm, encore mieux inférieur ou égal à 10 pm.
Par « espacées les uns des autres », on comprend que les unités collectrices ne sont pas en contact les unes des autres.
Par « colonne liquide », on comprend un dépôt continu de liquide le long de l’unité collectrice correspondante, formé par étalement du liquide de l’aérosol le long de l’unité collectrice.
Par « espace de collecte », on désigne l’espace de l’unité collectrice dans lequel le liquide est collecté sous forme de colonne liquide.
Par « dimension transverse », il faut comprendre la dimension dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal des unités collectrices et sensiblement parallèle au plan d’extension du filet.
Un tel collecteur d’aérosol par colonne liquide permet que le liquide de l’aérosol coalesce avec la colonne liquide et soit drainé continûment par gravité vers un réservoir, tout en présentant une grande surface de collecte du liquide et en préservant un encombrement minimum des unités collectrices, contrairement à des gouttes individuelles obtenues sur des fils simples. Ceci permet une meilleure efficacité de collecte.
Les unités collectrices permettent, en orientant le filet de sorte que les unités collectrices soient au moins partiellement verticales, que le liquide s’écoule par gravité le long des colonnes liquide, ce qui facilite la récolte du liquide.
Le fait que les espaces de collecte présentent une dimension transversale plus petite que la plus petite distance entre les unités collectrices permet de s’assurer que les colonnes liquides se formeront bien dans l’espace de collecte des unités collectrices et non entre les unités collectrices de sorte à laisser des espaces de circulation de l’aérosol entre les unités collectrices. Le fait que l’aérosol ne soit jamais totalement empêché de circuler permet d’améliorer la résistance mécanique du collecteur en présence d’écoulements ayant une grande vitesse. Ceci permet également de faciliter l’écoulement du liquide au niveau des colonnes liquides en évitant les contacts entre plusieurs colonnes liquides et d’éviter que le brouillard ne dévie du filet s’il ne peut pas circuler au travers de ce dernier, ce qui empêcherait toute collecte de liquide.
Le fait que des colonnes liquides se forment sur les unités collectrices permet une meilleure efficacité de captation en jouant le rôle de film de captation ayant une grande affinité avec le liquide à capter dans les unités collectrices.
De préférence, la dimension transverse des unités collectrices est inférieure ou égale à 3 mm, mieux inférieure ou égale à 1 mm.
De préférence, les unités collectrices du filet sont toutes de même dimension transverse. En variante, les unités collectrices peuvent être de dimension transverse différentes.
De préférence, les unités collectrices du filet sont sensiblement parallèles entre elles.
De préférence, les unités collectrices sont équiréparties dans le filet, c’est-à-dire sensiblement à égale distance les unes des autres. En variante, la distance entre les unités collectrices du filet peut varier.
De préférence, le filet comporte au moins 5 unités collectrices, mieux au moins 10 unités collectrices, encore mieux au moins 20 unités collectrices, encore mieux au moins 50 unités collectrices. De préférence, le filet présente une solidité, définie comme l’aire du filet occupée par les unités collectrices par rapport à l’aire totale du filet observée dans une direction normale au filet, comprise entre 0,1 et 0,8, mieux entre 0,3 et 0,6. Une telle solidité permet à la fois un débit de collecte de l’aérosol efficace et une bonne circulation de l’aérosol entre les unités collectrices. Une solidité plus faible ne permet pas un nombre suffisant d’unités collectrices pour collecter efficacement l’aérosol et une solidité plus grande génère des interactions entre les unités collectrices adjacentes qui diminuent l’efficacité de la collecte.
De préférence, les espaces de collecte s’étendent sur toute la hauteur des unités collectrices.
De préférence, les espaces de collecte sont configurés pour collecter le liquide de l’aérosol sous forme d’une colonne liquide sur toute la hauteur de l’unité collectrice correspondante.
La dimension transverse des espaces de collecte peut être monotone le long des unités collectrices.
Les espaces de collecte présentent, de préférence, une dimension transverse inférieure à la plus petite distance dans le sens transversal entre les unités collectrices adjacentes en l’absence d’eau à collecter.
De préférence, la dimension transverse des espaces de collecte est sensiblement identique sur toute leur longueur et/ou entre eux.
De préférence, le filet est dépourvu de fils se croisant.
De préférence, chaque espace de collecte présente une dimension transverse inférieure ou égale à 75%, mieux à 70%, encore mieux comprise entre 65% et 55%, encore mieux entre 62% et 58% de la dimension transverse de l’unité collectrice correspondante.
De préférence, la dimension transverse minimale de chaque espace de collecte est supérieure ou égale à 55% de la dimension transverse de l’unité collectrice.
La hauteur du filet peut être inférieure ou égale à 3 m.
Chaque unité collectrice peut comporter : un fil présentant une gorge longitudinale formant l’espace de collecte, ou au moins deux fils espacés l’un de l’autre et formant entre eux l’espace de collecte. De façon préférentielle, chaque unité collectrice comporte au moins deux fils espacés l’un de l’autre et formant entre eux l’espace de collecte. De préférence, les fils d’une même unité collectrice sont sensiblement identiques entre eux. En variante, les fils d’une même unité collectrice sont différents, notamment en des matières différentes ou de diamètres différents. De préférence, les fils présentent une dimension trans verse, notamment un diamètre, inférieure ou égale à 1,5 mm, encore mieux inférieure ou égale 0,8 mm.
De préférence, les fils de chaque unité collectrice sont sensiblement identiques entre eux. En variante, les fils sont de dimensions transverses différentes.
De préférence, les fils de chaque unité collectrice sont sensiblement parallèles entre eux. En variante, les deux fils de chaque unité collectrice sont inclinés l’un par rapport à l’autre de sorte que la dimension transverse de l’espace de collecte soit toujours telle que mentionnée précédemment en toute section de l’unité collectrice.
Les fils de chaque unité collectrice peuvent être espacés transversalement entre eux d’une distance inférieure ou égale à 3 mm, mieux inférieure ou égale à 2 mm, encore mieux inférieure ou égale à 1 mm, encore mieux inférieure ou égale à 0,5 mm.
De préférence, les fils de chaque unité collectrice, notamment lorsque les unités collectrices comportent au moins deux fils, sont espacés d’une distance inférieure ou égale à 1,4 * VG, G étant le rapport du plus petit des diamètres des fils de l’unité collectrice sur le plus grand des diamètres des fils de l’unité collectrice., mieux entre 0,3 * \j~G et 0,6 * G, encore mieux entre 0,5 * L/G et 0,6 * G.
Les unités collectrices peuvent être configurées pour que les espaces de collectes soient chacun de dimension transverse sensiblement identique en utilisation et hors utilisation.
De préférence, les unités collectrices présentent une tension longitudinale supérieure ou égale à Tmin = étant la tension de surface du liquide, f la largeur du fil le plus fin de l’unité collectrice, L la longueur de l’unité collectrice et D la distance entre les unités collectrices adjacentes. Une telle tension permet un bon maintien des fils entre eux et évite les déformations dues à la tension de surface de la colonne liquide.
Les fils peuvent être en un matériau choisi parmi le polyester (PET), le nylon, le polyamide, le polyéthylène (PE), le PEHD, l’acier, le carbone, le verre, le coton, le chanvre, le lin, le polypropylène, le polyétheréthercétone (PEEK), les polymères à cristaux liquides. Les fils peuvent être chacun mono-filament ou multi-filament, tressé ou non. Les fils peuvent chacun être obtenu par filage, tressage, extrusion, tirage ou pultrusion.
Tous les fils des unités collectrices du ou de chacun des filets peuvent être coplanaires.
Le filet peut être de forme polygonale, notamment en forme de triangle, hexagone ou parallélogramme. De préférence, le filet est sous forme d’un parallélogramme et les unités collectrices sont tendues entre deux côtés opposés du parallélogramme. La longueur des unités collectrices peut être identiques pour toutes les unités collectrices ou être variable, notamment en fonction de la forme du filet.
De préférence, le filet comporte un cadre de maintien des unités collectrices entre elles, notamment souple ou rigide.
Le cadre de maintien peut comporter deux structures opposées de maintien entre lesquelles les unités collectrices sont tendues, les structures opposées de maintien comportant chacune des systèmes de fixation des unités collectrices, notamment des paires de trous ou d’encoches de passage et de fixation des fils des unités collectrices. Les structures opposées de maintien peuvent être rectilignes ou courbes.
Le cadre de maintien peut comporter un système permettant de faire varier simultanément la dimension transverse de tous les espaces de collecte, notamment l’espacement entres les fils des unités collectrices.
Le cadre de maintien peut comporter des structures latérales d’espacement des structures opposées de maintien, les structures latérales d’espacement pouvant être de longueurs variables de sorte à faire varier la tension appliquée aux unités collectrices, notamment des barres latérales sur lesquelles les structures opposées de maintien sont fixées de façon mobile en translation.
De préférence, le filet comporte une partie support, constituée notamment du cadre de maintien, et une partie collectrice supportée par la partie support, la partie collectrice étant constituée des unités collectrices telles que définies précédemment.
Le filet peut être assemblé par tissage ou broderie, notamment le cadre de maintien est similaire à un métier à broder, permettant de réaliser les unités collectrices sous forme de paires de fils parallèles insérés dans des paires de trous et nouées aux deux bouts, par moulage ou extrusion. Le collecteur peut comporter un système de récupération et/ou de stockage du liquide collecté par le filet, notamment au moins une gouttière ou un tube agencé sur le cadre pour diriger le liquide dans un réservoir intégré ou non au collecteur et/ou pour stocker le liquide.
Le collecteur peut comporter une pluralité de filets superposés entre eux, notamment entre 1 et 10 filets superposés, s’étendant sur des plans d’extension différents, notamment alignées entre eux selon des plans parallèles. De préférence, les filets superposés sont de solidités différentes, notamment de solidités décroissantes ou croissantes d’un filet de surface du collecteur à l’autre. De préférence, les filets superposés ont des unités collectrices sensiblement identiques, les filets superposés différant par la distance entre les unités collectrices du filet ; la distance entres les unités collectrices des filets peut croître ou décroître d’un filet de surface à l’autre.
De préférence, les filets superposés sont de contours identiques et se superposent exactement. En variante, les filets superposés sont de contours différents, notamment dans le cas où l’aérosol à collecter présente un gradient de vitesse de déplacement croissant à partir d’une paroi.
Le collecteur peut comporter une pluralité de filets juxtaposés, coplanaires ou non. De préférence, les filets juxtaposés ne se superposent pas. Ils peuvent être joints ou espacés entre eux.
Les filets juxtaposés peuvent être de solidités sensiblement identiques. En variante, les filets juxtaposés sont de solidités différentes pour s’adapter notamment à un aérosol présentant un gradient de vitesse de déplacement.
De préférence, le collecteur est modulable en fonction de l’utilisation, notamment il comporte des systèmes de fixation modulaire des filets juxtaposés et/ou superposés entre eux permettant l’ajout ou le retrait d’un ou plusieurs filets superposés ou juxtaposés. Par exemple, il est possible d’ajouter des filets juxtaposés pour couvrir une grande surface ou des filets superposés pour s’adapter à la vitesse de déplacement de l’aérosol. Il est également possible dans un cadre industriel d’adapter le collecteur aux caractéristiques de l’aérosol dans une tuyère, notamment à son profil de vitesse de déplacement dans la tuyère.
L’invention a également pour objet un procédé de collecte de liquide dans un aérosol par un collecteur selon l’invention comportant les étapes consistant à orienter le collecteur par rapport à la direction de déplacement de l’aérosol de sorte que le ou les filets soient au moins partiellement orientés transversalement, de préférence sensiblement perpendiculaires, à la direction de déplacement de l’aérosol et que le ou les unités collectrices soient au moins partiellement verticales, de préférence sensiblement verticales, collecter le liquide s’écoulant sous forme de colonne liquide le long des unités collectrices du ou des filets par gravité.
De préférence, le ou chaque filet présente une solidité prédéterminée, notamment permettant un débit de liquide optimal en fonction de la longueur caractéristique F de l’aérosol à collecter définie comme F = ~~~ , où p est la densité du liquide dont sont composées les gouttes de l’aérosol, notamment l’eau, ra est la taille moyenne des gouttes dans l’aérosol, U est la vitesse de déplacement de l’aérosol, m est la viscosité du fluide porteur, notamment l’air à une dimension transverse des unités collectrices donnée. De préférence, plus la longueur caractéristique de l’aérosol est grande à dimension transverse des unités collectrices constante, plus la solidité prédéterminée est grande.
De préférence, le ou chaque filet présente une solidité prédéterminée, notamment optimale, en fonction de la dimension transverse des unités collectrices à une longueur caractéristique de l’aérosol donnée. De préférence, plus la dimension transverse des unités collectrices est petite pour un aérosol donné, plus la solidité prédéterminée optimale est grande.
De préférence, le collecteur comporte plusieurs filets superposés de solidité croissante ou décroissante d’un filet de surface à l’autre et est orienté par rapport à la direction de déplacement de l’aérosol de sorte que les filets superposés soient de solidité décroissante dans la direction de déplacement de l’aérosol. Ceci permet d’avoir une collecte de liquide efficace adaptée à la longueur caractéristique de l’aérosol. Lorsqu’il rencontre un filet, l’aérosol est ralenti de sorte que sa longueur caractéristique définie ci-dessus diminue. Le fait que les filets superposés soient de solidité décroissante permet d’avoir une solidité pour chaque couche qui soit adaptée à la longueur caractéristique de l’aérosol qui le traverse et ainsi d’optimiser la collecte de liquide.
Le procédé peut comporter la collecte d’eau douce à partir de brouillard atmosphérique, notamment pour l’analyse météorologique, l’alimentation ou la gestion forestière, ou la collecte de polluants atmosphérique sous forme d’aérosols pour purifier l’air, notamment la collecte de pesticides lors d’un épandage, ou la collecte d’eau à partir d’aérosols industriels.
Le procédé peut comporter l’adaptation du collecteur, notamment la solidité du ou des filets, la dimension trans verse des unités collectrices du ou des filets et/ou le nombre de filets superposés et/ou juxtaposés et leur dimension et/ou arrangement, aux caractéristiques de l’aérosol à collecter, notamment à sa longueur caractéristique et/ou à son profil de vitesse de déplacement.
Brève description des dessins
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen des dessins annexés, sur lequel :
[Fig 1] la figure 1 représente un exemple de collecteur,
[Fig 2] la figure 2 représente un détail selon II du collecteur de la figure 1,
[Fig 3] la figure 3 représente schématiquement un détail du filet d’un exemple de collecteur,
[Fig 4] la figure 4 représente un détail selon IV du collecteur de la figure 3,
[Fig 5] la figure 5 est une vue selon V de la figure 4 avec une colonne liquide,
[Fig 6] la figure 6 représente schématiquement une structure de maintien des unités collectrices,
[Fig 7] la figure 7 représente schématiquement une variante de la structure de maintien des unités collectrices,
[Fig 8] la figure 8 est un graphique représentant le débit de collecte de l’aérosol en fonction de la solidité du filet pour différentes dimension transverse des unités collectrices,
[Fig 9] la figure 9 est un graphique représentant la solidité du filet en fonction de la dimension transverse des unités collectrices pour différentes longueurs caractéristiques de l’aérosol,
[Fig 10] la figure 10 représente schématiquement un détail d’un filet d’une variante de collecteur,
[Fig 11] la figure 11 représente schématiquement une variante de filet,
[Fig 12] la figure 12 représente schématiquement une variante de filet,
[Fig 13] la figure 13 représente schématiquement une variante de filet, [Fig 14] la figure 14 représente schématiquement une variante de filet,
[Fig 15] la figure 15 représente schématiquement une variante de collecteur,
[Fig 16] la figure 16 représente schématiquement une variante de collecteur,
[Fig 17] la figure 17 représente schématiquement une variante de collecteur,
[Fig 18] la figure 18 représente schématiquement une variante de collecteur, et
[Fig 19] la figure 19 représente schématiquement une variante de collecteur.
Description détaillée
On a illustré à la figure 1 un collecteur 10 d’aérosol comportant un filet 20. Le filet 20 comporte une partie support 30 et une partie collectrice 40 supportée par la partie support 30. La partie collectrice 40 est constituée d’une pluralité d’unités collectrices 42 du liquide de l’aérosol, par exemple dix unités collectrices 42, s’étendant longitudinalement sans se recouper entre elles et espacées entre elles d’une distance minimale D. Les unités collectrices 42 présentent un dimension transverse d inférieure ou égale à 1 mm.
Les unités collectrices 42 telles qu’illustrées sont parallèles entre elles et régulièrement espacées les unes par rapport aux autres par un espace de collecte 46 illustré notamment sur la figure 5. Il pourrait en être autrement. Par exemple, elles pourraient être inclinées entre elles sans se recouper et en gardant une distance minimale D entre elles.
De préférence, comme illustré, les unités collectrices 42 sont identiques. Comme cela est illustré sur la figure 3, les unités collectrices 42 comportent deux fils 44a et 44b s’étendant dans le plan du filet 20. Les deux fils 44a et 44b sont espacés entre eux dans le plan du filet d’une distance e pour former un espace de collecte 46 de dimension trans verse minimale c, définie entre les axes longitudinaux des deux fils 44a et 44b. La dimension transverse minimale c de l’espace de collecte 46 des unités collectrices est inférieure à la distance minimale D entre les unités collectrices. De préférence, la dimension transverse minimale c de l’espace de collecte 46 est comprise entre 62% et 58% de la dimension transverse d de l’unité collectrice 42.
De préférence, comme cela est illustré, les fils 44a et 44b sont de section circulaire et de même diamètre / Mais ils pourraient être de diamètres différents sans que cela n’empêche la formation de colonne liquide dans l’espace de collecte. De préférence, les fils 44a et 44b présentent un diamètre /inférieur ou égal à 1,5 mm. Dans l’exemple illustré, les fils 44a et 44b sont en Nylon mono-filament. Mais, ils pourraient être en tout autre matériau et/ou multi-filament. De préférence, comme cela est illustré, les fils 44a et 44b sont sensiblement parallèles entre eux, mais il pourrait en être autrement, ils pourraient être inclinés l’un par rapport à l’autre, notamment en se rapprochant l’un de l’autre vers un bord du filet, notamment le bord inférieur du filet 20 lorsque ce dernier est utilisé.
De préférence, la distance entre les fils 44a et 44b est comprise entre 0,5 et 0,6 fois le diamètre /des fils 44a et 44b.
La partie collectrice 40 présente une solidité s, définie par la formule ci-dessous
Nd
= —, N étant le nombre d’unités collectrices 42 et l la largeur de la partie
(N—l)D+Nd collectrice 40, c’est à dire comme l’aire de la partie collectrice 40 occupée par les unités collectrices 42 par rapport à l’aire totale de la partie collectrice 40, comprise entre 0,3 et 0,6.
La hauteur H du filet 20 est inférieure ou égale à 3 m.
Les unités collectrices 30 sont maintenues tendues par la partie support 30 composée d’un cadre de maintien 32.
Les fils 44a et 44b présentent une tension supérieure ou égale à Tmin = y g étant la tension de surface du liquide, f la largeur du fil le plus fin de T unité collectrice, L la longueur de l’unité collectrice et D la distance entre les unités collectrices adjacentes.
Dans l’exemple illustré, le filet 20 est de forme rectangulaire.
Le cadre de maintien 32 comporte deux structures opposées 34a et 34b de maintien des unités collectrices 42 espacées entre elles, entre lesquelles les unités collectrices 42 sont tendues et deux structures latérales 38a et 38b d’espacement des structures opposées de maintien 34a et 34b. Comme cela est illustré sur les figures 6 et 7, les structures opposées 34a et 34b de maintien comportent chacune des systèmes de fixation 36 des fils 44a et 44b, notamment des paires de trous, comme illustré sur la figure 6, ou d’encoches, comme illustré sur la figure 7. Les fils 44a et 44b de chaque unité collectrice 42 peuvent alors être insérés dans les encoches ou trous correspondants et être noués entre eux à leurs deux extrémités. En variante, les unités collectrices comportent un unique fil plié pour former deux brins, reliés entre eux à une de leur extrémité par continuité du fil, chaque brin étant inséré dans une des encoches ou trous d’une paire et les brins étant noués ensemble à leur autre extrémité libre. L’invention n’est pas limitée à une manière de fabriquer le filet. Toute méthode permettant le maintien et la tension des deux fils 44a et 44b des unités collectrices 42 est possible. Les structures opposées de maintien 34a et 34b sont rectilignes, mais elles pourraient être courbes. De préférence, les structures latérales d’espacement 48a et 48b sont de longueurs variables de sorte à faire varier la tension T appliquée aux unités collectrices 42. Les structures latérales d’espacement 48a et 48b peuvent être des barres filetées sur lesquelles les structures de maintien 44a et 44b sont montées par l’intermédiaire de trous 45, visibles sur le figures 6 et 7, et fixées par des écrous 46 vissées sur les barres filetées de part et d’autre des structures de maintien 44a et 44b, comme cela est visible sur la figure 1.
Le cadre de maintien 32 peut comporter un système, non illustré, permettant de faire varier simultanément la dimension transverse de tous les espaces de collecte 46, notamment l’espacement entres les fils 44a et 44b des unités collectrices 42, par exemple des paires d’écarteurs de distance variable entre eux.
Le collecteur peut comporter un système de récupération et/ou de stockage 50 du liquide collecté par le filet 20. Le système de récupération et/ou de stockage peut comporter une ou plusieurs gouttières, une ou plusieurs rainures ou un ou plusieurs tubes permettant de guider le liquide vers un réservoir externe ou non.
Lors de son utilisation, le collecteur 10 est positionné de sorte que les unités collectrices 42 soient au moins partiellement orientées verticalement, comme cela est illustré sur la figure 1. Les unités collectrices peuvent être orientées verticalement ou incliné. Il est également positionné de sorte à être au moins partiellement perpendiculaire, i.e. incliné ou perpendiculaire, de préférence totalement perpendiculaire, par rapport à la direction de déplacement de l’aérosol.
L’aérosol va passer au travers du filet 20 et le liquide L va coalescer sur les fils 44a et 44b pour former un film entre ces derniers, comme cela est illustré sur la figure 5, et s’étendre le long des fils 44a et 44b sous la forme d’une colonne liquide.
Le liquide L va s’écouler par gravité le long de la colonne liquide sur chaque unité collectrice 42 et être récupéré par le système de récupération et/ou de stockage 50.
La figure 8 représente le débit de collecte Q en fonction de la solidité s pour différentes dimension transverse d des unités collectrices 42 pour un aérosol donné. Les courbes correspondent, de la courbe supérieure à la courbe inférieure respectivement, à des unités collectrices 42 de dimensions transverses d décroissantes. On déduit de cette courbe qu’il existe pour chaque dimension transverse d d’unité collectrice 42 une solidité du filet 20 pour laquelle le débit de collecte est optimal. La solidité s optimale est plus grande pour des unités collectrices de dimension transverse plus petite pour un aérosol donné. De préférence, la solidité s du filet 20 est choisie de sorte à correspondre à la solidité permettant un débit de collecte optimal en fonction de la dimension transverse d des unités collectrices 42 pour un aérosol donné. On déduit également des courbes de la figure 8 que la solidité optimale est comprise entre 0,4 et 0,6.
La figure 9 représente la solidité s optimale déterminée selon la méthode de la figure 8 en fonction de la dimension transverse d des unités collectrices 42 pour différents aérosols définis par leurs longueurs caractéristiques F, la longueur caractéristique pour un aérosol étant définie comme F = où p est la densité du liquide dont sont composées les gouttes, notamment l’eau, ra est la taille moyenne des gouttes dans l’aérosol, U est la vitesse de déplacement de l’aérosol et m est la viscosité du fluide porteur, notamment l’air. Plus la longueur caractéristique F de l’aérosol est grande, plus la solidité s optimale est grande à une dimension transverse des unités collectrices donnée. On en déduit également que plus l’aérosol a une vitesse de déplacement importante, plus la solidité du filet doit être importante. La solidité s optimale est comprise entre 0,35 et 0, 6. De préférence, la solidité s du filet 20 et la dimension transverse d des unités collectrices 42 sont choisies en fonction de la longueur caractéristique F de l’aérosol.
La partie collectrice 40 de la figure 10 diffère de celle des figures 1 à 7 en ce que les unités collectrices 42 comportent chacune un unique fil 44 présentant une gorge longitudinale 60 sur toute sa longueur formant l’espace de collecte 46 de dimension transverse c. De préférence, la dimension transverse c de la gorge 60 est comprise entre 62% et 58% de la dimension transverse d du fil 44.
Les figures 11 à 14 illustrent différentes formes possibles du filet 20.
Le filet 20 peut être de forme rectangulaire, comme illustré sur la figure 11, de forme triangulaire comme illustré sur la figure 12, de forme parallélépipédique, comme illustré sur la figure 14. Le filet peut comporter des structures de maintien 34a et 34b des unités collectrices 42 identiques, comme illustré sur les figures 11, 13 et 14, ou non, comme illustré sur la figure 12. Le filet peut comporter des structures de maintien 34a et 34b des unités collectrices 42 droites, comme illustré sur les figures 11 et 14, ou courbes, comme illustré sur la figure 13, ou en forme de ligne polygonale, comme illustré sir la figure 12. Il en est de même pour les structures latérales d’espacement 48a et 48b lorsqu’elles sont présentes. Les figures 15 à 18 illustrent différents collecteurs 10 comportant ou non plusieurs filets 20 juxtaposés. Sur la figure 15, le collecteur 10 comporte un unique filet 20 monté sur des pieds 70. Le filet 20 est configuré pour que les unités collectrices 42 s’étendent verticalement lorsque les pieds 70 sont fixés au sol. Sur les figures 16 à 18, le collecteur 10 comporte plusieurs filets 20i, 202 et 2O3 juxtaposés. Les filets 20 peuvent être identiques comme illustrés sur les figures 16 et 17 en étant espacés les uns des autres par un espace comme illustré sur la figure 16 ou en étant joints par un de leurs côtés comme illustré sur la figure 17. Les filets 20 peuvent s’étendre dans un même plan, par exemple en étant montés sur un même cadre, comme illustré sur la figure 16, ou peuvent s’étendre dans des plans différents, par exemple en étant inclinés les uns par rapport aux autres, comme illustré sur la figure 17. Dans le mode de réalisation de la figure 17, les filets latéraux 20i et 2O3 sont inclinés par rapport à la direction de déplacement de l’aérosol, perpendiculaire au filet central 2O2. Dans la variante illustrée sur la figure 18, les filets 20 sont de formes différentes en s’étendant ou non dans un même plan. Comme illustré sur la figure 18, les unités collectrices des filets 20i et 2O3 peuvent être inclinées par rapport à la verticale.
Le mode de réalisation de la figure 19 diffère des modes de réalisation précédents en ce que le collecteur 10 comporte plusieurs filets, ici 3 filets 20a, 20b et 20c, superposés les uns aux autres et s’étendant selon des plans respectifs d’extension parallèles entre eux. Les filets 20a à 20c présentent une solidité s décroissante du premier filet 20a traversée par l’aérosol A au dernier filet 20c traversé par l’aérosol A. En particulier, les unités collectrices 42 des filets 20a à 20c peuvent être identiques mais espacées entre elles d’une distance Da, Db et Dc croissante du premier filet 20a au dernier filet 20c.
Les collecteurs 10 tels que décrits peuvent permettre la collecte d’eau douce à partir de brouillard atmosphérique, notamment pour l’analyse météorologique, l’alimentation ou la gestion forestière, ou la collecte de polluants atmosphériques sous forme d’aérosols pour purifier l’air, notamment la collecte de pesticides lors d’un épandage, ou la collecte d’eau à partir d’aérosols industriels.
Bien entendu, l’invention ne se limite pas aux exemples qui viennent d’être décrits.
Les unités collectrices peuvent comporter deux fils inclinés se rapprochant l’un de l’autre vers le bas du collecteur. Les unités collectrices peuvent être espacées entre elles d’une distance non constante, sans se recouper. La section transversale des fils peut ne pas être circulaire. Elle peut être de toute forme, notamment polygonale ou polylobée.
Les caractéristiques des différents modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être combinées au sein de variantes additionnelles. Notamment, le collecteur peut comporter une pluralité de filets juxtaposés et une pluralité de filets superposés.
Les filets superposés peuvent ne se superposer que partiellement et/ou être de formes différentes.
Le collecteur peut être totalement modulable en fonction de son application. Il peut comporter des systèmes de fixation modulaire des filets juxtaposés et/ou superposés entre eux, permettant l’ajout ou le retrait d’un ou plusieurs filets superposés ou juxtaposés. Par exemple, il est possible d’ajouter des filets juxtaposés pour couvrir une grande surface. Il est également possible dans un cadre industriel d’adapter le collecteur aux caractéristiques de l’aérosol dans une tuyère, notamment à son profil de vitesse de déplacement dans la tuyère. Les caractéristiques du collecteur et notamment du filet, notamment la solidité du filet, la dimension transverse des unités collectrices du ou de chaque filet et/ou le nombre de filets superposés et/ou juxtaposés et leur dimension et/ou arrangement, peuvent être adaptés aux caractéristiques de l’aérosol à collecter, notamment à sa longueur caractéristique pour la solidité et la dimension trans verse des unités collectrices et/ou à son profil de vitesse de déplacement pour l’arrangement.

Claims

Revendications
1. Collecteur (10) d’aérosol (A) comportant au moins un filet (20) comportant une pluralité d’unités collectrices (42) de liquide (L) de forme allongée espacées les unes des autres, chaque unité collectrice (42) comportant un espace de collecte (46) s’étendant longitudinalement le long de l’unité collectrice (42) et configuré pour collecter le liquide (L) de l’aérosol sous forme d’une colonne liquide s’étendant dans l’espace de collecte (46) le long de l’unité collectrice (42), les espaces de collecte (46) présentant une dimension transverse c inférieure à la plus petite distance dans le sens transversal D entre les unités collectrices (42) adjacentes, les espaces de collectes (4) présentant une dimension transverse inférieure ou égale à 6 mm.
2. Collecteur selon la revendication 1, dans lequel la dimension trans verse d des unités collectrices (42) est inférieure ou égale à 3 mm, mieux inférieure ou égale à 1 mm.
3. Collecteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les unités collectrices (42) du filet (20) sont sensiblement parallèles entre elles et sont équiréparties dans le filet (20).
4. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le filet (20) présente une solidité s, définie comme l’aire du filet occupée par les unités collectrices (42) par rapport à l’aire totale du filet (20), comprise entre 0, 1 et 0,8, mieux entre 0,3 et 0,6.
5. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque espace de collecte (46) présente une dimension transverse c inférieure ou égale à 75%, mieux à 70%, encore mieux comprise entre 65% et 55%, encore mieux entre 62% et 58% de la dimension transverse d de l’unité collectrice (42) correspondante.
6. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque unité collectrice (42) peut comporter : un fil (44) présentant une gorge longitudinale (60) formant l’espace de collecte (46), ou au moins deux fils (44a, 44b) formant entre eux l’espace de collecte (46).
7. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque unité collectrice (42) comporte au moins deux fils (44a, 44b) espacées l’un de l’autre et formant entre eux l’espace de collecte (46).
8. Collecteur selon la revendication 7, dans lequel les fils (44a, 44b) de chaque unité collectrice (42) sont sensiblement identiques entre eux et sensiblement parallèles entre eux.
9. Collecteur selon la revendication 7 ou 8, dans lequel les fils (44a, 44b) de chaque unité collectrice (42) sont espacés transversalement entre eux d’une distance e inférieure ou égale à 3 mm, mieux inférieure ou égale à 2 mm, encore mieux inférieure ou égale à 1 mm, encore mieux inférieure ou égale à 0,5 mm.
10. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel les fils (44a, 44b) de chaque unité collectrice (42) sont espacés d’une distance inférieure ou égale à 1,4 * L/G, G étant le rapport du plus petit des diamètres des fils (44a, 44b) de l’unité (42) sur le plus grand des diamètres des fils (44a, 44b) de l’unité collectrice (42), mieux entre 0,3 * L/G et 0,6 * L/G, encore mieux entre 0,5 * G et 0,6 * VG.
11. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les unités collectrices (42) présentent une tension longitudinale supérieure ou égale à
Tghίh y étant la tension de surface du liquide, f la largeur du fil le plus fin de l’unité collectrice, L la longueur de l’unité collectrice et D la distance entre les unités collectrices adjacentes.
12. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le filet (20) comporte un cadre de maintien (32) des unités collectrices (42) entre elles, le cadre de maintien (32) comportant deux structures opposées de maintien (34a, 34b) entre lesquelles les unités collectrices (42) sont tendues, les structures opposées de maintien (34a, 34b) comportant chacune des systèmes de fixation des unités collectrices (36), notamment des paires de trous ou d’encoches de passage et de fixation des fils (44a, 44b) des unités collectrices (42).
13. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une pluralité de filets superposés entre eux (20a, 20b, 20c), notamment entre 1 et 10 filets superposés, s’étendant sur des plans d’extension différents, notamment alignées entre eux selon des plans parallèles, les filets superposés (20a, 20b, 20c) étant de solidités s différentes, notamment de solidités s décroissantes ou croissantes d’un filet de surface (20a) du collecteur à l’autre (20c).
14. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une pluralité de filets juxtaposés (201, 202, 2O3) non superposés.
15. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant des systèmes de fixation modulaire des filets juxtaposés (20i, 202, 2O3) et/ou superposés (20a, 20b, 20c) entre eux permettant l’ajout ou le retrait d’un ou plusieurs filets superposés ou juxtaposés.
16. Procédé de collecte de liquide (L) dans un aérosol (A) par un collecteur selon l’une quelconque des revendications précédentes comportant les étapes consistant à orienter le collecteur (10) par rapport à la direction de déplacement (A) de l’aérosol de sorte que le ou les filets (20 ; 20a, 20b, 20c ; 20i, 2O2, 2O3) soient au moins partiellement orientés transversalement, de préférence sensiblement perpendiculairement, à la direction (A) de déplacement de l’aérosol et que le ou les unités collectrices (42) soient au moins partiellement verticales, de préférence sensiblement verticales, collecter le liquide (L) s’écoulant sous forme de colonne liquide le long des unités collectrices (42) du ou des filets (20) par gravité.
17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel le ou chaque filet (20) présente une solidité s prédéterminée, notamment permettant un débit de liquide optimal, en fonction de la longueur caractéristique F de l’aérosol à collecter définie comme F = où p est la densité du liquide dont sont composées les gouttes de l’aérosol, notamment l’eau, ra est la taille moyenne des gouttes dans l’aérosol, U est la vitesse de déplacement de l’aérosol, m est la viscosité du fluide porteur, notamment l’air à une dimension transverse d des unités collectrices donnée.
18. Procédé selon la revendication 16 ou 17 dans lequel le collecteur comporte plusieurs filets superposés (20a, 20b, 20c) de solidité s croissante ou décroissante d’un filet de surface (20a) à l’autre (20c) et est orienté par rapport à la direction (A) de déplacement de l’aérosol de sorte que les filets superposés (20a, 20b, 20c) soit de solidité s décroissante dans la direction de déplacement (A) de l’aérosol.
19. Procédé selon l’une quelconque des revendication 16 à 18, comportant la collecte d’eau douce à partir de brouillard atmosphérique, notamment pour l’analyse météorologique, l’alimentation ou la gestion forestière, ou la collecte de polluants atmosphérique sous forme d’aérosols pour purifier l’air, notamment la collecte de pesticides lors d’un épandage, ou la collecte d’eau à partir d’aérosols industriels.
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