FR2923911A1

FR2923911A1 - DEVICE AND METHOD FOR MEASURING THE PERMEABILITY OF A POROUS MEDIUM.

Info

Publication number: FR2923911A1
Application number: FR0708178A
Authority: FR
Inventors: Florent Henon; Gerald Debenest; Anne Tremier; Michel Quintard; Jean-Claude Benoist
Original assignee: CENTRE NATIONAL DU MACHINISME AGRICOLE DU GENIE RURAL DES EAUX ET DES FORETS CEMAGREF ETABLISSEMENTPUBLIC A CARACTERE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE; Institut National Polytechnique de Toulouse INPT; Centre National du Machinisme Agricole du Genie Rural des Eaux et des Forets CEMAGREF
Current assignee: Institut National Polytechnique de Toulouse INPT
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2009-05-22
Anticipated expiration: 2027-11-21
Also published as: WO2009068816A1; FR2923911B1

Abstract

Dispositif de mesure de la perméabilité d'un milieu poreux, caractérisé en ce qu'il comporte une cellule de mesure (1) et un anémomètre (10), ladite cellule de mesure comportant un ensemble de sphères (2) empilées, l'extrémité de mesure dudit anémomètre (10) étant placée sensiblement au centre de ladite cellule de mesure (1).Device for measuring the permeability of a porous medium, characterized in that it comprises a measuring cell (1) and an anemometer (10), said measuring cell comprising a set of spheres (2) stacked, the end measuring said anemometer (10) being placed substantially in the center of said measuring cell (1).

Description

La présente invention a pour objet un dispositif et un procédé de mesure de la perméabilité d'un milieu poreux. Aujourd'hui, pour mesurer la perméabilité d'un milieu poreux, on utilise généralement un appareil appelé perméamètre qui mesure la perte de charge d'un écoulement d'air induite par une portion du milieu poreux. En effet, la mesure de la pression en amont du milieu poreux, de la pression en aval du milieu poreux et du débit d'air injecté à l'intérieur du milieu poreux permet de déterminer la perméabilité du milieu poreux, grâce à la loi de Darcy : ____. - (0p -P g) Lt Où V est la vitesse moyenne d'écoulement, K la perméabilité, p. la viscosité, VP le gradient de pression, p la masse volumique et g l'accélération de la pesanteur. Cependant, pour des milieux poreux fortement perméables (K<1.10-' m2), The present invention relates to a device and a method for measuring the permeability of a porous medium. Today, to measure the permeability of a porous medium, an apparatus called a permeameter is generally used which measures the pressure drop of an air flow induced by a portion of the porous medium. Indeed, the measurement of the pressure upstream of the porous medium, the pressure downstream of the porous medium and the flow of air injected into the porous medium makes it possible to determine the permeability of the porous medium, thanks to the law of Darcy: ____. - (0p -P g) Lt Where V is the average flow velocity, K the permeability, p. the viscosity, VP the pressure gradient, p the density and g the acceleration of gravity. However, for highly permeable porous media (K <1.10- 'm2),

15 la perte de charge devient difficilement mesurable avec des appareils conventionnels tels que des tubes en U ou des sondes de pression. En effet, pour des perméabilités de l'ordre de K=5.10-7 m2, la différence de pression est inférieure à un Pascal par mètre de milieu poreux et ne peut donc pas être mesurée de manière fiable et précise. 20 La présente invention a pour but de proposer un dispositif et un procédé de mesure de la perméabilité d'un milieu poreux qui évitent au moins certains des inconvénients précités et qui permettent une mesure fiable et précise de la perméabilité d'un milieu poreux même lorsque celui-ci est fortement perméable.10 A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de mesure de la perméabilité d'un milieu poreux, caractérisé en ce qu'il comporte une cellule de mesure et un anémomètre, ladite cellule de mesure comportant un ensemble de sphères empilées, l'extrémité de mesure dudit anémomètre étant placée sensiblement au centre de ladite cellule de mesure. Avantageusement, ledit ensemble de sphères comporte huit sphères formant un assemblage cubique, ladite cellule de mesure comportant des moyens de fixation pour maintenir lesdites sphères en position les unes par rapport aux autres. Selon un mode de réalisation de l'invention, lesdites sphères présentent un diamètre sensiblement égal à 40 mm. De préférence, ladite cellule de mesure comporte un grillage de protection entourant l'assemblage cubique formé par lesdites sphères. The pressure drop becomes difficult to measure with conventional apparatus such as U-tubes or pressure probes. Indeed, for permeabilities of the order of K = 5.10-7 m2, the pressure difference is less than one Pascal per meter of porous medium and can not be measured reliably and accurately. It is an object of the present invention to provide a device and method for measuring the permeability of a porous medium which avoids at least some of the aforementioned drawbacks and which allows a reliable and accurate measurement of the permeability of a porous medium even when this is highly permeable. For this purpose, the subject of the invention is a device for measuring the permeability of a porous medium, characterized in that it comprises a measurement cell and an anemometer, said measuring cell comprising a set of stacked spheres, the measurement end of said anemometer being placed substantially in the center of said measuring cell. Advantageously, said set of spheres comprises eight spheres forming a cubic assembly, said measuring cell comprising fixing means for maintaining said spheres in position relative to one another. According to one embodiment of the invention, said spheres have a diameter substantially equal to 40 mm. Preferably, said measuring cell comprises a protective grid surrounding the cubic assembly formed by said spheres.

Avantageusement, ledit anémomètre est un anémomètre à boule chaude. De préférence, ladite cellule de mesure comporte un tube de protection dans lequel est disposé l'anémomètre, ladite boule chaude étant placée sensiblement au centre de ladite cellule de mesure. L'invention a également pour objet un procédé de mesure de la 20 perméabilité d'un milieu poreux à l'aide d'un dispositif de mesure, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : - remplir une cuve avec ledit milieu poreux, - disposer ledit dispositif de mesure au centre dudit milieu poreux, - générer un flux d'air à travers ledit milieu poreux, avec un débit 25 d'aération prédéterminé, - réaliser un ensemble de mesures de la vitesse du flux d'air au centre de ladite cellule de mesure, et - comparer lesdites mesures de vitesse avec des données de référence pour en déduire une information relative à la perméabilité dudit milieu 5 poreux. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et 10 non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins : la figure 1 est une vue schématique partielle de côté d'un dispositif de mesure selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique simplifiée d'un montage 15 utilisant le dispositif de mesure de la figure 1 pour mesurer la perméabilité d'un milieu poreux ; la figure 3 est un graphe représentant la vitesse du flux d'air au centre du dispositif de mesure en fonction de la perméabilité du milieu poreux dans lequel est disposé le dispositif de mesure pour un débit 20 d'aération donné ; et - la figure 4A est un graphe comportant une première courbe représentant une vitesse calculée numériquement en fonction du débit d'aération et une deuxième courbe représentant une vitesse moyenne mesurée au centre du dispositif de mesure en fonction du débit 25 d'aération. - la figure 4B est une vue similaire à la figure 4A correspondant à une deuxième série de mesures. En se référant à la figure 1, on voit un dispositif de mesure comprenant une cellule de mesure 1. La cellule 1 comporte huit sphères 2 (dont 5 quatre sont visibles sur la figure 1) et des moyens de fixation 3. Les sphères 2 sont empilées pour former un assemblage cubique. Les sphères 2 présentent le même diamètre, qui est par exemple sensiblement égal à 40 mm. La cellule 1 comporte un grillage de protection 4 entourant l'ensemble 10 cubique formé par les huit sphères 2. Sur la figure 1, le grillage 4 a été représenté partiellement pour des raisons de clarté. Les moyens de fixation 3 comprennent quatre tiges 5 (dont deux sont visibles sur la figure 1), chaque tige 5 étant associée à un empilage de deux sphères 2 et traversant lesdites deux sphères 2. Des écrous 6 sont 15 fixés sur les extrémités des tiges 5 pour maintenir les deux sphères 2 correspondantes en position l'une par rapport à l'autre. L'extrémité supérieure de chaque tige 5 est reliée à une patte coudée 7, par exemple via l'écrou 6 correspondant. Les quatre pattes coudées 7 sont reliées à un écrou 8, par exemple par soudure. 20 La cellule 1 comporte un tube de protection 9 engagé dans l'écrou 8 et débouchant à proximité du centre de la cellule 1, c'est-à-dire à proximité du centre de l'empilage cubique de sphères 2. La cellule de mesure 1 constitue un pseudo milieu poreux dont les caractéristiques géométriques sont bien connues. Sa porosité est de E= 25 0.4 et la relation de Kozeny-Carman (1937) donne la valeur de sa perméabilité en fonction du diamètre des sphères : Où K est la perméabilité en m2, dg est le diamètre des sphères en m, A(1-E) est un coefficient de forme sans dimension, et e est la porosité. Advantageously, said anemometer is a hot-air anemometer. Preferably, said measuring cell comprises a protective tube in which is disposed the anemometer, said hot ball being placed substantially in the center of said measuring cell. The invention also relates to a method for measuring the permeability of a porous medium using a measuring device, characterized in that it comprises the steps of: filling a tank with said medium porous, - arranging said measuring device in the center of said porous medium, - generating a flow of air through said porous medium, with a predetermined air flow 25, - making a set of measurements of the speed of the air flow in the center of said measuring cell, and - comparing said velocity measurements with reference data to derive information relating to the permeability of said porous medium. The invention will be better understood, and other objects, details, features and advantages thereof will appear more clearly in the following detailed explanatory description of an embodiment of the invention given as a purely illustrative and nonlimiting example, with reference to the accompanying schematic drawings. In these drawings: FIG. 1 is a partial schematic side view of a measuring device according to one embodiment of the invention; FIG. 2 is a simplified schematic view of an assembly using the measuring device of FIG. 1 for measuring the permeability of a porous medium; FIG. 3 is a graph showing the velocity of the air flow at the center of the measuring device as a function of the permeability of the porous medium in which the measuring device is arranged for a given aeration flow rate; and FIG. 4A is a graph comprising a first curve representing a digitally calculated speed as a function of the aeration rate and a second curve representing an average speed measured at the center of the measuring device as a function of the aeration rate. - Figure 4B is a view similar to Figure 4A corresponding to a second series of measurements. Referring to FIG. 1, there is shown a measuring device comprising a measuring cell 1. The cell 1 comprises eight spheres 2 (four of which are visible in FIG. 1) and fixing means 3. The spheres 2 are stacked to form a cubic assembly. The spheres 2 have the same diameter, which is for example substantially equal to 40 mm. The cell 1 comprises a protective grid 4 surrounding the cubic assembly 10 formed by the eight spheres 2. In FIG. 1, the grid 4 has been partially shown for the sake of clarity. The fastening means 3 comprise four rods 5 (two of which are visible in FIG. 1), each rod 5 being associated with a stack of two spheres 2 and passing through said two spheres 2. Nuts 6 are fixed on the ends of the rods 5 to maintain the two corresponding spheres 2 in position relative to each other. The upper end of each rod 5 is connected to an angled tab 7, for example via the nut 6 corresponding. The four bent tabs 7 are connected to a nut 8, for example by welding. The cell 1 comprises a protective tube 9 engaged in the nut 8 and opening near the center of the cell 1, that is to say close to the center of the cubic stack of spheres 2. measure 1 constitutes a pseudo porous medium whose geometric characteristics are well known. Its porosity is E = 25 0.4 and the Kozeny-Carman relation (1937) gives the value of its permeability as a function of the diameter of the spheres: where K is the permeability in m2, dg is the diameter of the spheres in m, A ( 1-E) is a dimensionless dimension coefficient, and e is porosity.

Le dispositif comporte un anémomètre 10, par exemple un anémomètre à boule chaude. L'anémomètre 10 à boule chaude est disposé dans la cellule 1 par insertion dans le tube de protection 9, de manière que la boule chaude soit placée au centre de la cellule 1. Afin d'éviter toute erreur de positionnement, des repères (non représentés) sont de préférence placés sur le tube de protection 9 et sur le câble d'alimentation de l'anémomètre 10. Ainsi, le bon positionnement de la boule chaude au centre de la cellule 1 correspond à un positionnement en phase des deux repères. La fonction du tube 9 est de guider et de protéger l'anémomètre 10 jusqu'à son entrée dans la cellule 1. The device comprises an anemometer 10, for example a hot-air balloon anemometer. The hot ball anemometer 10 is disposed in the cell 1 by insertion into the protection tube 9, so that the hot ball is placed in the center of the cell 1. In order to avoid any positioning error, marks (no shown) are preferably placed on the protection tube 9 and on the supply cable of the anemometer 10. Thus, the correct positioning of the hot ball in the center of the cell 1 corresponds to a positioning in phase of the two marks. The function of the tube 9 is to guide and protect the anemometer 10 until it enters the cell 1.

Les mesures réalisées par l'anémomètre 10 sont transmises à un dispositif de traitement électronique non représenté. Le dispositif de traitement comporte une mémoire dans laquelle sont mémorisées des données relatives à un abaque représentant la vitesse V d'un flux d'air au centre de la cellule 1 en fonction de la perméabilité K du milieu poreux dans lequel est disposée la cellule 1 et du débit d'aération Q. A titre d'exemple, la figure 3 représente la vitesse V en fonction de la perméabilité K pour un débit Q=70 m3/h. Les barres d'erreur verticales représentent l'erreur éventuelle de mesure induite par l'anémomètre 10. La construction de l'abaque sera décrite en détails plus loin. The measurements made by the anemometer 10 are transmitted to a not shown electronic processing device. The processing device comprises a memory in which data relating to an abacus representing the speed V of an air flow in the center of the cell 1 are stored as a function of the permeability K of the porous medium in which the cell 1 is arranged. and aeration flow Q. By way of example, FIG. 3 shows the speed V as a function of the permeability K for a flow rate Q = 70 m 3 / h. The vertical error bars represent the possible error of measurement induced by the anemometer 10. The construction of the chart will be described in detail later.

La figure 2 montre un montage comprenant une cuve 12, de diamètre par exemple sensiblement égal à 700 mm, remplie par un milieu poreux 13, sur une hauteur par exemple sensiblement égale à 600 mm. La cellule 1 est placée au centre de la cuve 12, c'est-à-dire, dans l'exemple, à une profondeur d'environ 300 mm. Le milieu poreux est de préférence homogène. Dans le cas contraire, l'hétérogénéité n'est pas prise en compte dans la mesure. Un ventilateur 14 est disposé à proximité de la cuve 12 pour générer un flux d'air par le bas à travers le milieu poreux 13. Le débit d'aération Q du ventilateur 14 est par exemple réglable entre O et 150 m3/h. Un débitmètre 15 est disposé entre la cuve 12 et le ventilateur 14 pour mesurer précisément le débit Q du ventilateur 14. On va maintenant décrire un procédé de mesure de la perméabilité du milieu poreux 13 à l'aide du dispositif de mesure. FIG. 2 shows an assembly comprising a tank 12, of diameter for example substantially equal to 700 mm, filled by a porous medium 13, over a height for example substantially equal to 600 mm. The cell 1 is placed in the center of the tank 12, that is to say, in the example, to a depth of about 300 mm. The porous medium is preferably homogeneous. In the opposite case, the heterogeneity is not taken into account in the measurement. A fan 14 is disposed near the tank 12 to generate a flow of air from below through the porous medium 13. The ventilation rate Q of the fan 14 is for example adjustable between 0 and 150 m3 / h. A flow meter 15 is disposed between the tank 12 and the fan 14 to accurately measure the flow rate Q of the fan 14. A method for measuring the permeability of the porous medium 13 with the aid of the measuring device will now be described.

Pour cela, le ventilateur 14 est réglé à un débit d'aération Q donné, par exemple Q=70 m3/h, puis l'anémomètre 10 réalise un ensemble de mesures de la vitesse V du flux d'air au centre de la cellule 1. L'ensemble de mesures comprend par exemple dix mesures. Les mesures sont transmises au dispositif de traitement, qui détermine la vitesse moyenne Vmoy du flux d'air au centre de la cellule 1. Puis, à partir des données mémorisées relatives à l'abaque, le dispositif de traitement en déduit la perméabilité K du milieu poreux 13. On va maintenant décrire le procédé de construction de l'abaque représentant la vitesse V d'un flux d'air au centre de la cellule 1 en fonction de la perméabilité K du milieu poreux dans lequel est disposée la cellule 1 et du débit d'aération Q. For this, the fan 14 is set to a given aeration rate Q, for example Q = 70 m 3 / h, then the anemometer 10 performs a set of measurements of the velocity V of the air flow in the center of the cell 1. The set of measures includes, for example, ten measures. The measurements are transmitted to the processing device, which determines the average speed Vmoy of the air flow in the center of the cell 1. Then, from the stored data relating to the chart, the processing device deduces the permeability K of the porous medium 13. The method of construction of the abacus representing the speed V of an air flow at the center of the cell 1 will now be described as a function of the permeability K of the porous medium in which the cell 1 is disposed and aeration flow Q.

Pour cela, on réalise un montage similaire à celui de la figure 2, le milieu poreux étant un milieu connu, par exemple un empilement aléatoire de sphères d'un diamètre moyen de 20 mm. Ce type d'empilement est bien connu du point de vue théorique et numérique (ref. Coelho et al. 1997 ; Debenest 2003). La porosité de ce milieu est d'environ E=0,4. La perméabilité d'un tel milieu peut être calculée comme suit : 0.62 0 0 0.7 0 0 0.62 où D est le diamètre d'une sphère. L' anisotropie qui apparaît dans le tenseur K est générée par les contraintes induites par les parois du contenant de l'empilement de sphères, c'est-à-dire la cuve 12. La direction non pré-contrainte correspond à la valeur 0.7 dans le tenseur K, soit une valeur théorique de perméabilité de K=3.10-7 m2. Une première série de mesures de vitesse V est ensuite réalisée par l'anémomètre 10. La première série de mesures comporte par exemple six ensembles de mesures, chaque ensemble de mesures comprenant dix mesures. Un ensemble de mesures correspond à un débit d'aération Q donné, qui est par exemple compris entre 50 et 100 m3/h. Pour chaque ensemble de mesures, les dix mesures de vitesse sont effectuées à 30 secondes d'intervalle. Entre deux mesures, la boule chaude de l'anémomètre 10 est retirée de la cellule 1, puis replongée à l'intérieur de celle-ci, dans le but de mettre en évidence tout effet d'hystérésis ainsi que d'éventuelles erreurs de positionnement de la boule chaude au centre de la cellule 1. Les résultats sont présentés dans les tableaux 1 à 6 : Q =50rn3/h V (rWs) 1 0.41 2 0.39 3 0.4 4 0.4 0.38 6 0.4 7 0.39 8 0.4 9 0.4 0.4 V moy 0.397 tableau 1 Q =80rrIh V (mis) 1 0. . 0. • o. . 0.. 0... 0. . 0.. 0. . 0. • 1 0. • Vmoy 0.: .: tableau 48 Q =m3/h V (rWs) 1 0.501 2 0.49 3 0.49 4 0.49 5 0.49 6 0.49 7 0.49 8 0.501 9 0.49 10 0.49 V m~y 0.492 tableau 2 Q =90m V (mis) 1 0.74 2 0.78 3 0.77 4 0.77 5 0.77 6 0.77 7 0.76 8 0.77 9 0.77 10 0.77 V rrrj 0.767 tableau 5 Q =70milh V (mes) 1 0. 0.:s MIME 0. 0. 0. 0. 1 0. V rr O. : tableau 3 Q =100ir6rh V (mis) 1 0.85 2 0.82 3 0.81 4 0.81 5 0.8 6 0.8 7 0.8 8 0.79 9 0.8 10 0.79 V moy 0.807 tableau 6 5 A plusieurs heures d'intervalle, l'anémomètre 10 réalise une deuxième série de mesures de manière similaire. Les résultats sont présentés dans les tableaux 7 à 12 : Q =50m3ih V (mis) 1 0. 0.3 MIME 0. 0. 0. • 0.~ 0. 1 r O. .: V mvyr 0.381 Q #:Dni~h V (m's) 1 0. • 0. • 0. e Q =70rrelh V (rWs) 1 O. 0. ~ -s 0. Vmcy tableau 7 Q =8O 'h V (rn's) 1 0.67 2 0.67 3 0.66 4 0. 68 0.63 6 0.67 7 0.65 8 0.66 9 0.66 1C 0.67 V moy 0.662 tableau 109 tableau 8 Q =90rr 3/h V (rn's) 1 0.73 2 0.73 3 0.77 4 0.75 5 0.77 6 075 7 0.78 8 0.78 9 0.77 0.75 V rrny 0.758 tableau 11 tableau 9 Q =10Qrr{i~h V (m's) 1 0.81 2 081 Offi 4 081 E 08 F 081 7 0.81 E 0.8 fi 08 1C 0.8 Vnty 0807 tableau 12 A partir de ces tableaux, on constate que l'écart type calculé pour chaque 5 ensemble de dix mesures, c'est-à-dire pour chaque tableau, est inférieur à 2%, ce qui montre une bonne reproductibilité de la mesure. Tout effet d'hystérésis ou d'erreur de positionnement de la boule chaude de l'anémomètre 10 est donc exclu. De plus, les valeurs expérimentales obtenues pour les deux séries de 10 mesures sont très proches, ce qui montre une bonne reproductibilité de l'expérience. A partir de ces résultats, un modèle mathématique est généré pour calculer des vitesses Vnun, du flux d'air au centre de la cellule 1 pour un débit Q donné et une perméabilité K fixée. For this purpose, a similar arrangement is made to that of FIG. 2, the porous medium being a known medium, for example a random stack of spheres with an average diameter of 20 mm. This type of stacking is well known from the theoretical and numerical point of view (Coelho et al 1997, Debenest 2003). The porosity of this medium is about E = 0.4. The permeability of such a medium can be calculated as follows: 0.62 0 0 0.7 0 0 0.62 where D is the diameter of a sphere. The anisotropy that appears in the tensor K is generated by the stresses induced by the walls of the container of the stack of spheres, that is to say the vessel 12. The non-pre-constrained direction corresponds to the value 0.7 in the tensor K, a theoretical value of permeability K = 3.10-7 m2. A first series of speed measurements V is then carried out by the anemometer 10. The first series of measurements comprises, for example, six sets of measurements, each set of measurements comprising ten measurements. A set of measurements corresponds to a given aeration flow rate Q, which is for example between 50 and 100 m 3 / h. For each set of measurements, the ten speed measurements are performed at 30-second intervals. Between two measurements, the hot ball of the anemometer 10 is withdrawn from the cell 1, then plunged inside it, in order to highlight any hysteresis effect as well as any positioning errors. The results are presented in Tables 1 to 6: Q = 50rn3 / h V (rWs) 1 0.41 2 0.39 3 0.4 4 0.4 0.38 6 0.4 7 0.39 8 0.4 9 0.4 0.4 V avg 0.397 table 1 Q = 80rrIh V (mis) 1 0.. 0. • o. . 0 .. 0 ... 0.. 0 .. 0.. 0. • 1 0. • Vmoy 0 .:.: Table 48 Q = m3 / h V (rWs) 1 0.501 2 0.49 3 0.49 4 0.49 5 0.49 6 0.49 7 0.49 8 0.501 9 0.49 10 0.49 V m ~ y 0.492 table 2 Q = 90m V (mis) 1 0.74 2 0.78 3 0.77 4 0.77 5 0.77 6 0.77 7 0.76 8 0.77 9 0.77 10 0.77 V rrrj 0.767 Table 5 Q = 70milh V (mes) 1 0. 0.:s MIME 0. 0. 0. 0. 1 0. V rr O.: table 3 Q = 100ir6rh V (mis) 1 0.85 2 0.82 3 0.81 4 0.81 5 0.8 6 0.8 7 0.8 8 0.79 9 0.8 10 0.79 Mean V 0.807 table 6 5 A several hours apart, the anemometer 10 performs a second series of measurements in a similar manner. The results are presented in Tables 7 to 12: Q = 50m3ih V (mis) 1 0. 0.3 MIME 0. 0. 0. • 0. ~ 0. 1 r O..: V mvyr 0.381 Q #: Dni ~ h V (m's) 1 0. • 0. • 0. e Q = 70rrhh V (rWs) 1 O. 0. ~ -s 0. Vmcy table 7 Q = 8O 'h V (rn's) 1 0.67 2 0.67 3 0.66 4 0. 68 0.63 6 0.67 7 0.65 8 0.66 9 0.66 1C 0.67 V average 0.662 table 109 table 8 Q = 90rr 3 / h V (rn's) 1 0.73 2 0.73 3 0.77 4 0.75 5 0.77 6 075 7 0.78 8 0.78 9 0.77 0.75 V rrny 0.758 table 11 table 9 Q = 10Qrr {i ~ h V (m's) 1 0.81 2 081 Offi 4 081 E 08 F 081 7 0.81 E 0.8 fi 08 1C 0.8 Vnty 0807 table 12 From these tables, it can be seen that the standard deviation calculated for each set of ten measurements, i.e. for each table, is less than 2%, which shows a good reproducibility of the measurement. Any hysteresis effect or positioning error of the hot ball of the anemometer 10 is therefore excluded. In addition, the experimental values obtained for the two series of 10 measurements are very close, which shows a good reproducibility of the experiment. From these results, a mathematical model is generated to calculate velocities Vnun, the air flow at the center of the cell 1 for a given flow Q and a permeability K fixed.

A titre d'exemple, pour des valeurs de débits Q s'étalant de 50 à 100 m3/h et pour une valeur de perméabilité du milieu entourant la cellule de mesure 1 fixée à K=3.10-' m2, on obtient le tableau 13 : m3/h num mis 91 0.738 10+ 0.8 tableau 13 La figure 4A montre, pour la première série de mesures, une première courbe 20 représentant la vitesse Vnum calculée numériquement en fonction du débit d'aération Q et une deuxième courbe 21 représentant la vitesse moyenne Vmoy mesurée au centre du dispositif de mesure en fonction du débit d'aération Q. La figure 4B montre, pour la deuxième série de mesures, la courbe 20 et une deuxième courbe 22 représentant la vitesse moyenne Vmoy mesurée 10 au centre du dispositif de mesure en fonction du débit d'aération Q. On constate une très bonne corrélation entre les vitesses mesurées expérimentalement et les vitesses calculées numériquement, ce qui permet de valider le modèle numérique. La courbe de la figure 3 est finalement obtenue en faisant varier la 15 perméabilité K dans le modèle numérique pour un débit d'aération fixé à Q=70 m3/h. L'abaque peut en outre comprendre d'autre courbes, correspondant à d'autres débits d'aération Q, qui sont obtenues de manière similaire. Le dispositif de mesure permet ainsi de réaliser des mesures de 20 perméabilité sur une gamme de perméabilités s'étalant de K=1 .10-8 m2 à K=1.10"5 m2. By way of example, for flow rate values Q ranging from 50 to 100 m 3 / h and for a permeability value of the medium surrounding measurement cell 1 fixed at K = 3.10-m 2, Table 13 is obtained. For the first series of measurements, FIG. 4A shows a first curve 20 representing the speed Vnum calculated numerically as a function of the aeration flow Q and a second curve 21 representing the average speed Vmoy measured at the center of the measuring device as a function of the aeration flow rate. FIG. 4B shows, for the second series of measurements, the curve 20 and a second curve 22 representing the average velocity Vmax measured at the center of the device. Measurement as a function of the aeration flow rate Q. There is a very good correlation between the speeds measured experimentally and the speeds calculated numerically, which makes it possible to validate the numerical model. The curve of FIG. 3 is finally obtained by varying the permeability K in the numerical model for a ventilation rate set at Q = 70 m 3 / h. The chart may further comprise other curves, corresponding to other aeration rates Q, which are obtained in a similar manner. The measuring device thus makes it possible to carry out permeability measurements over a range of permeabilities extending from K = 1.10-8 m2 to K = 1.10-5 m2.

On notera que, pour mesurer la perméabilité d'un milieu poreux à l'aide du système présenté ici, il est nécessaire que la cellule de mesure 1, plongée dans le milieu poreux, aspire une partie de l'écoulement d'air. Pour ce faire, il faut donc que la perméabilité de la cellule de mesure 1 soit supérieure à la perméabilité du milieu poreux 13 à mesurer. Pour éviter que la perméabilité ambiante du milieu poreux à mesurer ne soit plus importante que la perméabilité de la cellule de mesure 1, le diamètre des sphères 2 peut être augmenté. On peut ainsi, en utilisant la formule de Kozeny-Carman, donner une valeur de perméabilité souhaitée à la cellule de mesure 1. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. It should be noted that, in order to measure the permeability of a porous medium with the aid of the system presented here, it is necessary that the measuring cell 1, immersed in the porous medium, sucks up part of the air flow. To do this, it is necessary that the permeability of the measuring cell 1 is greater than the permeability of the porous medium 13 to be measured. To prevent the ambient permeability of the porous medium to be measured from being greater than the permeability of the measuring cell 1, the diameter of the spheres 2 can be increased. It is thus possible, by using the Kozeny-Carman formula, to give a desired permeability value to the measuring cell 1. Although the invention has been described in connection with a particular embodiment, it is quite obvious that is not limited thereto and includes all the technical equivalents of the means described and their combinations if they fall within the scope of the invention.

Claims

1 Device for measuring the permeability of a porous medium, characterized in that it comprises a measuring cell (1) and an anemometer (10), said measurement cell comprising a set of spheres (2) stacked, the measuring end of said anemometer (10) being placed substantially in the center of said measuring cell (1).

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that said set of spheres comprises eight spheres (2) forming a cubic assembly, said measuring cell (1) comprising fixing means (3) for maintaining said spheres (2). ) in position relative to each other.

3. Measuring device according to claim 2, characterized in that said spheres (1) have a diameter substantially equal to 40 mm.

4. Measuring device according to claim 2 or 3, characterized in that said measuring cell (1) comprises a protective grid (4) surrounding the cubic assembly formed by said spheres (2).

5. Measuring device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said anemometer (10) is a hot ball anemometer. 12

6. Measuring device according to claim 5, characterized in that said measuring cell (1) comprises a protective tube (9) in which is disposed the anemometer (10), said hot ball being placed substantially in the center of said measuring cell.

7 A method for measuring the permeability of a porous medium using a measuring device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises the steps of: filling a tank (12 with said porous medium (13), disposing said measuring device (1, 10) at the center of said porous medium (13), generating a flow of air through said porous medium (13), with a ventilation rate ( Q) predetermined, - carry out a set of measurements of the velocity (V) of the air flow in the center of said measuring cell (1), and compare said velocity measurements (V) with reference data to deduce a information relating to the permeability (K) of said porous medium (13).