Chapitre 4: Processus de transport

Question 1

Quels sont les processus de transports qui sont de nature aléatoire?

Answer 1

Diffusion turbulente et diffusion moléculaire

Question 2

Quelle sont les forces motrices (3) du transport de particules par advection?

Answer 2

• Gradient de concentration et de pression
• Élévation
• Masse volumique

Question 3

Nommez deux processus de transport que l’ont peut rencontrer dans une rivière.

Answer 3

• Advection
• Diffusion turbulente
  (pas de diffusion moléculaire, car trop minime)

Question 4

Quel est le type d’écoulement y-a-il dans un décanteur normalement?

Answer 4

Écoulement laminaire

Question 5

Dans la sédimentation, que signifie Vs?

Answer 5

Vitesse terminale de sédimentation

Question 6

Dans la sédimentation, que signifie Vsc?

Answer 6

Vitesse terminale critique de sédimentation

Question 7

Pour que le taux d’enlèvement soit de 100% dans une sédimentation, que faut-il?

Answer 7

Il faut que Vs > Vsc

Question 8

Si la Vs < Vsc alors le taux d’enlèvement prend quelle valeur?

Answer 8

Vs / Vsc

Question 9

De combien varie un coefficient de diffusion moléculaire quand la température de l’eau augmente de 10 dégré?

Answer 9

1,2 à 1,5

Question 10

Quelle est l’effet de floculation sur la sédimentation des particules?

Answer 10

La sédimentation se fait plus rapidement

Question 11

Vrai ou faux. La vitesse de sédimentation double quand le diamètre de la particule double.

Answer 11

Faux. La vitesse de sédimentation quadruple.

Question 12

Quels sont les effets de la température sur la sédimentation d’une particule?

Answer 12

La sédimentation est plus efficace quand la température augmente. Lorsque T augmente, la densité diminue et la viscosité aussi.

Question 13

Pourquoi qualifie-t-on une vitesse de sédimentation calculée avec l’équation suivante “vitesse terminale”?
Vs = (g( Pp - Peau) dp^2)/18 u, eau

Answer 13

Parce que la somme des forces est égale à zéro. À l’équilibre l’accélération est nulle

Question 14

Quel phénomène est à l’origine de la diffusion moléculaire?

Answer 14

Mouvement brownien

Question 15

Quelle est la force motrice de la diffusion moléculaire?

Answer 15

dCa/dt (gradient de concentration)

Question 16

Est-ce que la vitesse de diffusion d’une molécule dans l’eau est la même que dans l’éthanol?

Answer 16

Non, car la viscosité n’est pas la même. Plus la viscosité dynamique du produit est faible, plus la vitesse de diffusion de la particule est élevée

Question 17

Pourquoi et comment la diffusion moléculaire est-elle influencée par la température?

Answer 17

Lorsque T augmente, plus l’énergie du système augmente, plus il y a d’agitation, plus la viscosité diminue, et donc la diffusion moléculaire est facilitée

Question 18

Quel est le sens de chacun des termes de l’équation suivante?
sigma, x = sqrt(2D, A x t)

Answer 18

• sigma, x : distance parcourue par 67% de la matière.
• D A, : coefficient de diffusion
• t : temps

Question 19

Donnez un point en commun et une différence entre la diffusion moléculaire et la diffusion turbulente dans la diffusion turbulente.

Answer 19

• Point en commun: les deux sont des phénomènes aléatoires
• Différence: la diffusion turbulente dépend des propriétés de l’eau alors que la diffusion moléculaire dépend des propriétés moléculaires

Question 20

Est-ce vrai que dans une rivière, il y a uniquement de la diffusion turbulente dans le direction transversale?

Answer 20

Non, dans tous les sens.

Question 21

Dans quelle condition est-ce pertinent de prendre en compte la diffusion moléculaire?

Answer 21

Lorsque c’est le seul processus de transport.

Question 22

Qu’est-ce que la dispersion mécanique?

Answer 22

La distorsion des profils de concentration due à des vitesses d’écoulement différentes. Les vitesses d’écoulement différentes (friction sur les parois ou convection) entraîne une dispersion d’un contaminant

Question 23

Quelle est la force motrice de la sédimentation.

Answer 23

La force de gravité (Fg)

Question 24

Quelles sont les deux forces qui empêche la sédimentation?

Answer 24

Poussée d’Archimède (Fa) et force de traînée (Fd)

Question 25

Si l'écoulement est turbulent, que vaut le Cd (sédimentation) ?

Answer 25

Cd = 0,44

Question 26

À partir de sa forme générale, développer l'équation différentielle de bilan de masse dans le cas d'un canal où on suppose qu'il y a de la diffusion turbulente uniquement dans la direction longitudinale.

Answer 26

dCa/dt = -( dj, ax / dx + dj,ay / dy + dj, az / dz) + ra j,ax = -Dt x (dCa/dx) où Dt est le coefficient de turbulence dCa/dt = -( (dCa/dx)) + ra

Question 27

Si l'écoulement est laminaire que vaut le Cd ?

Answer 27

Cd = 24/Re

Question 28

Si l'écoulement est transitoire que vaut le Cd ?

Answer 28

Cd = 18,5 / (Re)^0,6

Question 29

À partir de quel diamètre, la sédimentation d'un grain de sable ne se fait plus en régime laminaire?

Answer 29

d = 2,65

Question 30

Quelle est effet de la température sur la viscosité?

Answer 30

Plus la température augmente, plus la viscosité diminue. La viscosité diminue d'un facteur 2, lorsque la température augmente de 30 degrés.

Question 31

Dans l'air, quels sont les pourcentages des principaux gaz ?

Answer 31

Dans 1 m^3: - 79% de N2 (azote) - 21& de O2 (dioxygène) - 0,4 % de CO2 (dioxyde de carbone)

Question 32

Masse molaire de H.

Answer 32

1 g/mol

Question 33

Masse molaire de C.

Answer 33

12 g/mol

Question 34

Masse molaire de N.

Answer 34

14 g/mol

Question 35

Masse molaire de O.

Answer 35

16 g/mol

Question 36

Masse molaire de P.

Answer 36

31 g/mol

Question 37

Masse molaire de S.

Answer 37

32 g/mol

Question 38

Masse molaire de Fe.

Answer 38

56 g/mol

Question 39

Masse molaire de Cl.

Answer 39

35.5 g/mol

Question 40

Masse molaire de He.

Answer 40

4 g/mol

Question 41

Quel est le flux spécifique de A dans un décanteur (advection +sédimentation) ?

Answer 41

j a, tot = j a,sed + j a,sed = (v adv + v sed) x Ca

Question 42

Équation vitesse de sédimentation critique Vsc ?

Answer 42

Vsc = (Vh x h)/L = Vsc = (Vh x h x W)/LW = Vsc = Q/Azs **** où Azs est la zone de sédimentation (à vol d'oiseau) et Q le débit d'eau à traiter

Question 43

Quel est le critère d'enlèvement des particules dans un décanteurs circulaire horizontal dans le cas où toutes les particules ont la même vitesse de sédimentation

Question 44

Définition de la diffusion moléculaire.

Answer 44

À cause de l'agitation thermique aléatoire (mouvement Brownien), les solutés migrent naturellement des zones de fortes concentrations vers les zones de faibles concentrations

Question 45

Quelle est la première loi de Fick ?

Answer 45

jax = -Da (dCa/dx)

Question 46

Quelle est la deuxième loi de Fick ? (il faut qu'il ait uniquement de la diffusion moléculaire et qu'il y ait seulement du transport dans la direction x et que le composant soit non réactif)

Answer 46

dCa/dt = Da x (d^2 Ca / dx^2)

Question 47

Quelle est l'effet de la température sur la diffusion moléculaire ?

Answer 47

(Da)T = (Da)25C x e exp(kt(T-25)) où T est exprimé en degré C et Kt est un paramètre qui dépend du composant A 0,018 < Kt < 0,04 degré-1

Question 48

Que stipule la loi de Stockes - Einstein à propos de la diffusion moléculaire?

Answer 48

Da = (kT/6 x pi x u r s,a) => Lorsque la masse molaire du soluté a augmente, le rayon de de la molécule de soluté augmente et le coefficient de diffusion diminue

Question 49

Quelle est l'équation de la diffusion moléculaire qui est une distribution normale?

Answer 49

sigma,x = sqrt(2 x Da x t) où sigma,x est une mesure (ordre de grandeur) de la distance sur laquelle un composant diffuse dans un temps t. La distance parcourue par 67% des particules.

Question 50

Quels processus ont tendance à disperser les contaminants transversalement à l'écoulement dans une rivière?

Answer 50

- Dispersion mécanique (vitesse d'écoulement différente dû à la friction) - Diffusion turbulente (turbulence)

Question 51

Quels sont les processus à considérer pour la dispersion de particules en suspension dans l'eau?

Answer 51

- Vitesse d'écoulement - Turbidité - Dispersion mécanique - Vitesse de sédimentation et vitesse de flottation

Question 52

Comparez la dispersion d'un polluant dans une nappe phréatique, dans un torrent et dans un lac.

Answer 52

- Nappe phréatique: diffusion moléculaire - Torrent: turbulence - Lac: renversements thermiques (inversion)

Question 53

Pourquoi la prédiction d'un coefficient de dispersion dans un cours d'eau est-elle complexe?

Answer 53

Parce qu'on a besoin de connaître plusieurs variables.

Question 54

Dans quel sens la diffusion (moléculaire ou turbulente) tend à disperser les composés?

Answer 54

Transversalement

Question 55

Dans quel sens la diffusion + advection tend à disperser les composés?

Answer 55

Dans le sens de l'écoulement