Post on 03-Apr-2015
L’INSTRUMENT NATIONAL CESAM : Description et performance d'une chambre de simulation atmosphérique dédiée à l'étude des
processus multiphasiques.
S. Perrier, J. Wang, E. Perraudin, B. Picquet-Varrault, Y. Katrib, J.F. Doussin
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
Polluants Primaires
Polluants Secondaires Secondaires
et primaires
Polluants Secondaires
Phase gazeusePhase Aérosol
Phasedissoute
Contexte/Motivations
Conception d’une nouvelle chambre de simulation
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
Temps de vie des aérosols
Contrôle températureIrradiation
Evolutivité
Pression variable et contrôlable
Temps de mélange
Enceinte évacuable
Cahier des charges
Inox : parois peu réactivemise à la terre
Géométrie : Volume = 4,22 m3
S/V = 0,31 m-1
Double parois : circulation fluide
Silent blocs : Anti vibrations
12 ports standards de connexion :Souplesse utilisationPossibilité de connecter un grand nombre d’appareils
Ventilateur : Temps mélange < 2 mn
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
CESAM
Etanchéité : Brides ISO LF joint viton : vide pousséMoyen de nettoyage Pinf = 1,6.10-4 mbar
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
CESAM
Intérieur chambre
Matériau interne : inox poli faibles interactions gaz/particulesFacilite le nettoyage mécanique
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
CESAM
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
CESAM
Irradiation
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
3 Lampes XBO4 kW chacune
Lampes à haute pression de XénonSpectre proche de celui du soleil
3 hublotsQuartz : transparent à l’UV
Irradiation
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
Environnement analytique à CESAM
Gaz Particules
Paramètres environnementaux
Analyse Chimique
- T labo
- T CESAM
- P labo
- P CESAM : Plusieurs gammes- RH
Analyse Physique
Service microscopieSpectroradiomètre SMPS
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
IRTFCellule multiréflexion
MS en ligne
Projet de développement
Complémentarité de l’analyse
Analyseurs : - 03
- NO- NO2
- CO- SO2
Service analyse composés carbonylés
Au sein du pôle analytique organique du LISA
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
Suivi de la composition chimique phase gaz
2 méthodes complémentaires :
SFE/GC/MS SPLAM
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
Caractérisation de l’aérosol
Analyse off line
Dissolution dans fluide supercritique
Transfert en tête de colonne GC
Analyse MS
Analyse on line particules individuelles
Détection des particules par laser
Caractérisation granulométrique
Désorption et ionisation laser
Analyse TOF-MS
Avantage : analyse temps réel
Avantage : sensibilité
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
Intégration de l’environnement analytique sur la plateforme
Archivage format standard
(EuroChamp)
Centralisation données
Synchronisation mesures
Pérennité des données
Nombreux instruments :Assurance Qualité des
résultats
Module ADC/DAC/IOTTL
CapteursAnalogiques
CapteursNumériques
ModulesCommandésAnalogiques / IOTTL
Module HUB RS232
CapteursRS232
ModulesCommandésRS232
ModulesCommandésEthernet
Console de Contrôle Commandes
PC Utilisateur :Visualisation, Acquisition
Ethernet(local) Vers Base de
DonnéesGestion par Pole de
Donnée du LISA
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
Diagramme fonctionnel du pilotage de CESAM
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
Infrastructures
- Hall technique- Rez de chaussée- Plan incliné
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
Capacité à générer et vieillir un aérosol
t (mn)
Temps de vie de l’aérosol : 10h à 4 jours
Capacité d’étude du vieillissement de l’aérosol
Mise en place jeu de filtres
Proximité spectre solaire 9mm
Capacité à simuler différentes altitude
Homogénéité Facteur 2 à 5
Compensée par un mélange efficace
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
Capacité à reproduire le rayonnement solaire
0.E+00
3.E+14
5.E+14
8.E+14
1.E+15
200 250 300 350 400 450 500 550 600Wavelength (nm)
flux
act
inic
(ph
oton
.cm
-2.s
-1.n
m-1
)
sunlight
CESAM:XBO
CESAM: 9mm pyrex
Travail en cours actinométrie chimique Valeur Jmoyen
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
Capacité à générer des nuages
Laser
InjectionVapeur d’eau
Diode
Injection vapeur d’eau RH = 110-120%
Détente rapide (200 mbars en 12s)
Détection : Signal d’une photodiode qui collecte la lumière du laser source diffusée par les gouttelettes d’eau
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
Nucléation gouttelettes
Présence du nuage
Evaporation du nuage
Capacité à générer des nuages
Temps de vie du nuage généré : environs 15 mn
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
Conclusions
Outils opérationnel
Capacité à simuler le rayonnement solaire
Capacité à générer des aérosols
Capacité générer des nuages
Équipé d’un ensemble instrumental complet
temps de vie compatible avec leur étude sur des durées pertinentes
Système d’acquisition intégrant l’ensemble des instruments
Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008
MERCI