paramètres géométriques principaux
Temps de lecture :On juge une centrifugeuse principalement sur quatre critères :
- son débit hydraulique : nombre de m3 · h–1 de boues qu’elle peut accepter ;
- son débit massique : kg MES · h–1 (débit hydraulique × concentration des boues à l’alimentation) ;
- la siccité du sédiment obtenu ;
- son rendement d’extraction ou taux de capture : quantité de MES du sédiment rapportée à la quantité totale de MES traitées.
diamètre du bol D et rapport LT/D
Le diamètre caractérise les gammes de machines et varie entre 0,25 et 1,1 m dans les applications au traitement des boues. Le débit traité augmente avec le diamètre et le rapport LT/D et en première approximation, nous pouvons considérer que :
- pour un LT/D identique, le facteur d’extrapolation des débits est proche du rapport D13/D23 pour deux machines de diamètres de bol D1 et D2 ;
- pour un même diamètre, si le rapport LT/D passe de 4 à 5 on gagnera, selon les boues, de 30 à 50 % de débit massique.
angle de conicité
Il est généralement compris entre 8 et 12° pour l’ensemble des applications.
Des angles plus faibles (6-7°) peuvent être utilisés pour l’extraction de sédiments particulièrement difficiles (boues collantes de texture thixotrope).
Des angles plus forts (20 °) peuvent être utilisés pour l’extraction de sédiments de texture ferme et compacte : cela permet un volume de stockage interne de cake plus important et donc un petit gain de débit massique.
hauteur de filet H entre vis et bol
Un grand espace permet d’augmenter le temps de séjour du sédiment dans la machine et en conséquence une action prolongée de la force centrifuge.
espace entre vis et bol dans la partie conique
Plus cet espace est rétréci, plus le sédiment est soumis à un fort taux de compression. C’est l’un des paramètres clé dans l’évolution des centrifugeuses, ayant permis l’augmentation des siccités et il justifie l’appellation de centrifugeuse HP (haute pression) des modèles les plus performants des différents constructeurs.
surface S de clarification à anneau liquide maximal.
Ce paramètre important définit la surface de clarification maximale :
Le débit Q d’une machine sera d’autant plus fort que cette surface est grande.
volume interne du bol
Le ratio des volumes internes du bol permet également d’approcher l’extrapolation des débits, à condition de le corriger, du ratio des différentes accélérations (FC1/FC2) comme suit :
Le facteur K d’extrapolation des débits devient
système contre-courant ou équi-courant
La figure 33 décrit ces deux principes. Le système équi-courant (alimentation en tête de partie cylindrique) reste utile dans certains cas d’épaississement sans polymère ou de boues particulièrement difficiles (sédiment très mou), il donne généralement des siccités plus faibles mais une bonne clarification.
Le système contre-courant permet des siccités plus fortes avec des débits massiques plus importants ; c’est le système, aujourd’hui le plus utilisé.
Des rotors polyvalents sont d’ailleurs disponibles.
facteur Σ
Il traduit la surface de décantation simple équivalente à celle de la centrifugeuse concernée fonctionnant à 1 000 g. Chaque constructeur a sa méthode pour calculer ce facteur Σ et les comparatifs sont donc à faire avec prudence.
Une formule approchée permettant le calcul de ce paramètre peut être (voir notations sur figure 34) :
Pour comparer les machines entre elles, Σ est calculé à la vitesse nominale N de fonctionnement (produisant une accélération de 1 000 g).
ΣN peut servir en principe aux extrapolations de capacité hydraulique des machines de gammes différentes. Il est cependant à utiliser avec prudence :
vis d’extraction
La hauteur du filet de vis ainsi que le pas de vis ont une influence importante sur les capacités hydrauliques des machines. La vis d’extraction est l’organe le plus sensible aux abrasions. Le filet de vis est toujours protégé par du carbure de tungstène pulvérisé ou des tuiles de carbure de tungstène fritté.
Chaque constructeur a ses particularités : filets ajourés en partie conique pour assurer des transferts plus rapides et moins turbulents pour le liquide, pas variable en partie conique pour améliorer le taux de compression, introduction des boues en partie cylindrique ou au niveau de la cassure cylindroconique…
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