LINSTRUMENT NATIONAL CESAM : Description et performance d'une chambre de simulation atmosphérique...

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


Polluants Primaires

Polluants Secondaires Secondaires

et primaires

Polluants Secondaires

Phase gazeusePhase Aérosol

Phasedissoute

Contexte/Motivations

Conception d’une nouvelle chambre de simulation


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


CESAM

Etanchéité : Brides ISO LF joint viton : vide pousséMoyen de nettoyage Pinf = 1,6.10-4 mbar


CESAM

Intérieur chambre

Matériau interne : inox poli faibles interactions gaz/particulesFacilite le nettoyage mécanique


CESAM


CESAM

Irradiation


3 Lampes XBO4 kW chacune

Lampes à haute pression de XénonSpectre proche de celui du soleil

3 hublotsQuartz : transparent à l’UV

Irradiation


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


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


Suivi de la composition chimique phase gaz

2 méthodes complémentaires :

SFE/GC/MS SPLAM


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


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


Diagramme fonctionnel du pilotage de CESAM


Infrastructures

- Hall technique- Rez de chaussée- Plan incliné


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


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


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


Nucléation gouttelettes

Présence du nuage

Evaporation du nuage

Capacité à générer des nuages

Temps de vie du nuage généré : environs 15 mn


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


MERCI

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