Dépoussiérage Electrostatique pour Les Particules Submicroniques en Atmosphère Usuelle (Terre)et Raréfiée (Planète Mars)
Résumé
This work concerns the handling of submicron particles above solar panels using electrostatic precipitators and standing-wave electric curtains in usual atmosphere (Earth) and rarefied atmosphere (Mars) as well as the study of the influence of turbulence on the collection efficiency of dust in electrostatic precipitators. From the determination of electric discharges characteristics in air and carbon dioxide under various pressures, a particular electrostatic precipitator is designed and built up to be used under the conditions of Mars atmosphere in order to hinder or reduce the dust deposition on the solar panels. Another technique, based on standing-wave electric curtains, is studied in order to remove the deposited dust layers. It is shown here that, indeed, dielectric barrier discharges exist which make it possible to charge and to lift the particles that then escape from the zone subjected to the electric field. These two techniques should substantially increase the life-time of solar panels on Mars under the ideal conditions of calm atmosphere. But in the presence of winds or storms their efficiency appears to be very limited. Experiments on the influence of turbulence of the gas flow in the electrostatic precipitators confirmed that the dust collection decreases when the rate of turbulence is increased. The most original result obtained through the study of the influence of particles concentration of dusty gas deals with the origin of turbulence in electrostatic precipitators : turbulence is mainly due to the action of the Coulomb force on the space charge associated with the fine particles whose drift velocity under the effect of the field is low.
Ce travail concerne la manipulation de particules submicroniques au-dessus de panneaux solaires par les dépoussiéreurs électrostatiques et par les rideaux électriques à onde stationnaire en atmosphère usuelle (Terre) et raréfiée (Planète Mars) ainsi que l'étude de l'influence de la turbulence sur l'efficacité de collecte de la poussière dans les électrofiltres. A partir de la détermination des caractéristiques des décharges électriques dans l'air et dans le gaz carbonique à pressions variées, un dépoussiéreur électrostatique particulier est conçu et réalisé pour être utilisé dans les conditions de l'atmosphère de Mars et protéger les panneaux solaires du dépôt de poussière. Une autre technique, celles des rideaux électriques à onde stationnaire, est étudiée en vue d'enlever les couches de poussière déposées. Il est montré que ce sont des décharges à barrière diélectrique qui permettent de charger et de soulever les particules qui sont ensuite éjectées de la zone soumise au champ électrique. Ces deux techniques pourraient augmenter substantiellement la durée de vie des panneaux solaires sur Mars dans les conditions idéales en atmosphère calme. Mais en présence de vents ou de tempêtes leur efficacité paraît très limitée. Les expériences sur l'influence de la turbulence de l'écoulement gazeux dans les électrofiltres ont confirmé que la collecte des poussières diminue quand le taux de turbulence augmente. Le résultat le plus original obtenu en étudiant l'influence de la concentration en particules du gaz empoussiéré porte sur l'origine de la turbulence dans les électrofiltres qui est due principalement à l'action de la force de Coulomb sur les fines particules chargées dont la vitesse de migration sous l'effet du champ est faible.
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