Enoncé
Un jeune ingénieur se voit confier la tache de choisir un cyclone afin de réduire la teneur en poussières contenus dans les gaz rejetés de 110 à 2,20 g/m3.
La distribution granulométrique de la poussière est la suivante :
Classe de taille (µm) |
Fraction massique (wi) |
5 – 35
35 – 50
50 – 70
70 – 110
110 – 150
150 – 200
200 – 400
400 - 700 |
0,05
0,05
0,10
0,20
0,20
0,20
0,10
0,10 |
Le débit de fumées est de 2832 m3/min.
La figure ci-joint donne l'efficacité (d'après le fournisseur) de 3 modèles de cyclones (multi-cyclones).
Quel type et combien de cyclones sont nécessaires pour traiter les fumées avec les spécifications ci-dessus ?
Correction
Efficacité requise
On calcule le diamètre moyen
Classe de taille (µm) |
 (µm)
|
wi |
Eff. cyclone 1, E1i (%) |
E1i wi |
5 – 35
35 – 50
50 – 70
70 – 110
110 – 150
150 – 200
200 – 400
400 - 700 |
20
42,5
60
90
130
175
300
550 |
0,05
0,05
0,10
0,20
0,20
0,20
0,10
0,10 |
89
97
98,5
99
100
100
100
100 |
4,45
4,85
9,85
19,8
20
20
10
10
∑ = 98,95 |
L'efficacité du cyclone 1 est supérieure à l'efficacité globale requise (98,95 % > 98,00 %).
Le cyclone N° 1 (tube 15 cm) peut bien convenir.
De la même manière, on calcule l'efficacité du cyclone N°2. On trouve E2 =97,97 %. Le multi-cyclone N°2 ne conviendra pas car son efficacité est inférieure à l'efficacité requise.
Il n'est pas nécessaire de vérifier l'efficacité du cyclone N°3 car elle sera inférieure à celle du N°2.
Le choix sera porté donc sur le multi-cyclone N°1, c'est à dire les tubes 15 cm.
Remarque sur l'association de cyclone :
Pour obtenir de grandes efficacité, on utilise de nombreux petits cyclones en parallèle.
L'efficacité globale E de deux cyclones en série d'efficacité respectives E1 et E2 est :
E = E1+E2(1-E1)
En fait, l'efficacité de deux cyclones en série est inférieure à l'efficacité d'un cyclone unique présentant la même perte de charge, et on évite, autant que peut se faire, les associations en série.
On pourra toutefois, pour des raisons pratiques, utiliser des cyclones étagés :
- des agglomérats fragiles à grande vitesse pourront être collectés dans un cyclone bi-étagé à faible vitesse
- un cyclone primaire de grande dimensions peut être utilisé pour étêter une distribution de diamètres trop large
- si les conditions de travail sont sévères, l'un des cyclones peut se boucher, le second cyclone continuera alors à jouer normalement son rôle.
