Ilundain Beatriz    Monlong Julie    Seng Noradi

 

Bureau d'étude industriel 2006/2007 :

 Analyse des performances de l'ultracentrifugeuse 

Falcon SB 40

           


 

Présentation du problème:            


            Le BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières) est une entreprise établie à Orléans et dédiée au développement durable. Ses études permettent de réutiliser les sols pollués par exemple.

            Une des ces techniques de réutilisation est la séparation de particules. Une fois séparées, ces particules peuvent être réutilisées pour une fonction spécifique. Le BRGM travaille notamment avec le Falcon SB40, qui permet d’étudier plusieurs échantillons. Le séparateur Falcon possède un bol qui tourne à grande vitesse. La séparation a lieu par effet de la force centrifuge et grâce à la densité relative et à la taille des particules présents dans l’échantillon.


                                                      

 Le Falcon SB40 au BRGM d'Orléans

 

 

 

Fonctionnement du Falcon avec

injection verticale et récupération

au niveau des rifles (lip Ring)

 

 

        


Dimensions du Falcon SB40

 

            Malheureusement, pour les particules de taille plus petite telle que 40 mm cette séparation n’est plus efficace. L’objectif de ce travail est de déterminer par simulation numérique les limites de séparabilité du Falcon, ainsi que les profils de la vitesse et de l’épaisseur du film. Plusieurs axes ont été suivis simultanément :

-étude du profil d’écoulement sous Fluent

-implémentation du bilan des forces sous Matlab : obtention des profils de vitesse et des trajectoires des particules

-implémentation du bilan des forces sous Fortran : comparaison avec les résultats Matlab.

       

 

Quelques résultats : 


¤ Fluent

   

Une première approche a été effectuée sous Fluent. Ci-dessus, on observe la simulation d'un bol tournant à la vitesse de rotation usuelle du Falcon. Ici, il n'y a pas d'injection, initialement, on a un patch pour l'eau. 

 

¤ Fortran

wmin représente la vitesse de rotation minimum à appliquer pour séparer un certain type de particule (de diamètre d et de densité rho). La limite de fonctionnement du Falcon est de 300G (350rad/s).

Une relation entre la longueur d'impact L (position de la particule sur la paroi du bol) et les paramètres du problème (le débit Q, la vitesse de rotation w et le diamètre des particules a) a pu être établie :

Celle-ci est cohérente avec l'étude théorique.

 


 

Bilan :


L’étude que l’on a menée durant le bureau d’étude industriel a permis de bien encadrer le problème auquel le BRGM est confronté. Ainsi, des pistes ont été lancées avec le logiciel Fluent, et des analyses théoriques ont abouti à des résultats cohérents avec le bon fonctionnement du Falcon. Cependant, nous n’avons pas pu déterminer la cause de la défaillance de la machine concernant la séparation de sédiments. Nos résultats et avancées constituent l'une des premières étapes de la résolution du problème.

Ce projet sera reconduit l'année prochaine toujours dans le cadre des BEI et peut-être dans le cadre d'un stage de fin d'études.