Regular Article
Optical characterization of ethane droplets in the vicinity of critical pressure
1
UMR CNRS 6614/CORIA, Université de Rouen, Avenue de l’Université, 76800 Saint Etienne du Rouvray, France
2
RainbowVision, 51, rue de la République, 76 250 Déville-les-Rouen, France
* Corresponding author: g.grehan76@rainbow-visions.com
Received:
2
April
2019
Accepted:
25
May
2020
The characterization of the properties of fuel droplets around the critical pressure is an experimental challenge. The aim of this study is to measure the size and the refractive index of droplets in high pressure conditions, close to the ones of the critical point. For this purpose, an experimental facility of injection of quasi-monodispersed droplets at high pressure has been developed. Rainbow refractometry has been used to probe droplets in the pressure range 1–50 bar. For water and ethanol droplets, evolutions of their index of refraction with pressure were obtained. For measurements with a liquid fluid near its critical point, ethane was selected because its critical point is 48.7 bar and 32.2 °C. Refractive index measurements on ethane droplets were carried out in the range of pressure and temperature 40–46 bar and 18–25 °C respectively. These unique results show that the rainbow refractometry diagnosis offers undeniable potentials for studying fuel injection under transcritical thermodynamic conditions.
Résumé
La caractérisation des propriétés de gouttes de combustible dans des conditions thermodynamiques transcritiques est un défi expérimental. L’objectif de cette étude est de mesurer la taille et l’indice de réfraction de gouttes dans des conditions de pression élevée, proches du point critique. A cet effet, une installation expérimentale d’injection de gouttes quasi-monodisperses à haute-pression a été conçue. Le diagnostic optique de réfractométrie d’arc-en-ciel a été appliqué pour sonder des gouttelettes dans le domaine de pression 1–55 bar. Pour des gouttes d’eau et d’éthanol, les évolutions de leur indice de réfraction avec la pression ont été déterminées. Pour les mesures avec un fluide proche d’une injection au point critique, l’éthane a été sélectionné car son point critique se trouve à 48,7 bar et 32,2 °C. Des mesures de l’indice de réfraction sur des gouttes liquides d’éthane ont ensuite été réalisées dans les domaines de pression et température respectives 40–46 bar et 18–25 °C. Ces résultats uniques démontrent le fort potentiel d’utilisation du diagnostic de réfractométrie d’arc-en-ciel dans des conditions voisines d’injection transcritique de carburant liquide.
© C. Kanjanasakul et al., published by IFP Energies nouvelles, 2020
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
