Un dispositif simple (Figure 4. 3) et peu onéreux permet de séparer les particules à partir du moment où celles-ci ne sont pas trop petites. Il s'agit de la chambre de sédimentation.

Figure 4. 3  : chambre de sédimentation

Alors que dans un cyclone, on va accélérer la pesanteur par un mouvement tourbillonnaire et bénéficier de la force centrifuge, dans une chambre de sédimentation qui est un réservoir vide la vitesse des gaz est abaissée suffisamment pour que la force de gravité ait le temps de s'exercer avant que les particules ne soient entraînées avec le flux gazeux. Les solides sont captés au fond et doivent être évacués séparément. C'est la vitesse de chute qui va permettre de dimensionner une chambre de sédimentation et de définir son pouvoir de coupure. Pour les très grosses particules (supérieures à 1 mm environ), la loi de Newton déterminant la vitesse de chute s'applique. On a :

(4. 9)

Toutefois, pour les petites particules, c'est la loi de Stokes qui va s'appliquer. Pour des particules inférieures à 80 µm environ, on a alors :

(4. 10)

avec

• d : diamètre de la particule,
• η_g: viscosité dynamique du gaz,
• ρ_p  : masse volumique de la particule,
• ρ_g  : masse volumique du gaz.

Cette loi s'applique normalement tant que le Reynolds de la particule n'excède pas 1.

Notons enfin, que pour de toutes petites particules, inférieures au micromètre, il y a lieu d'appliquer la correction de Cunningham ;

(4. 11)

λ étant le libre parcours moyen des molécules.

Cela n'a que peu d'intérêt en pratique, car, de toute façon, les particules submicroniques ne se séparent pas par simple gravité. Les chambres de sédimentation sont de moins en moins utilisées à cause de leur encombrement et de leurs performances restreintes.

En fait, il est difficile de séparer au-dessous de d c =50 µm. Le diamètre de coupure d c , peut être estimé par l'équation :

(4. 12)

avec

• µ : viscosité du gaz (Pa.s),
• q : débit volumique (m³/s),
• g : accélération due à la pesanteur,
• l : largeur de la chambre (m),
• L : longueur de la chambre (m).

Des plaques horizontales peuvent être ajoutées et, comme dans les décanteurs liquide/solide, elles conduisent à une amélioration marquée des performances.

En pratique, les chambres de sédimentation ne s'emploieront que pour un travail préliminaire afin d'éliminer les particules les plus grosses. On peut considérer que le pouvoir de coupure ne descend pratiquement pas au-dessous de 20 µm même si, théoriquement, on peut laisser sédimenter des particules plus petites.