Calcul du rendement du séparateur gravitaire pour un bateau donné


Calcul du rendement du séparateur gravitaire pour un bateau donné


Pour faire les calculs on prend le bateau pétrolier type "tanker" le plus petit.

Navire cargo : pétrolier VLCC (http://www.nauticexpo.fr)

Ses dimensions sont: $L=287 m$; $B=50 m$; $H=18,5m$. Selon les résultats obtenus dans les simulations (voir la section de Simulation/Résultats) on ne pourra pas traiter la totalité des déchets qui se trouvent dans la colonne d'eau (ou du moins cela sera très coûteux car il faudra aller les chercher en profondeur), mais la plus grande partie d'entre eux. Pour cette raison nous allons essayer de concevoir un décanteur avec une efficacité assez bonne pour optimiser le traitement.

Le volume de la cuve (réservoir où le pétrole est stocké) est d'environ 1,3 millions de baril de pétrole, soit  $V\sim208*10^6$ litres.

Le débit d'eau entrant se calcule en connaissant la valeur de la vitesse surfacique ($U=10^{-1}m.s^{-1}$) que l'on multiplie par la surface d'entrée d'une cuve ($S=B*H$), soit  $Q_{entrant}=221 m^3.h^{-1}$

Sachant que la taille moyenne de la plus petite classe de taille de particules est $0,0003 m$ de diamètre, et la vitesse terminale de remontée correspondante est $0,00438 m s^{-1}$ on obtient le temps que mettent ces petites plastiques pour atteindre la surface. $t_{remontée}=\frac{H}{v_{term}} \approx 1,2h$.

Rem: On a fait l'hypothèse que toutes les particules qui entrent dans le bateau entrent à la profondeur H pour commencer à monter. On se place dans la plus mauvaise situation car nous n'avons pas encore de données fiables sur la distribution de taille des déchets selon la profondeur.

La taille du décanteur est fixée par les dimensions du bateau standard. Le temps de passage de l'eau dans la cuve pour le modèle choisi est: $t_passage=\frac{L}{v_s} \approx 48 min < t_{remontée} $ pour que 100% de particules  remontent à la surface. Par conséquent, on ne va pas être capable de récupérer tous les plastiques.

On considère maintenant la classe de taille supérieure et on calcule son temps de séjour. On obtient : $temps_{séjour}=\frac{18,5 m}{0,00754 m s^{-1}} \approx 41 min < temps_{passage}$.

Effectivement, à la sortie du bateau on aura à la surface toutes les particules de diamètre supérieur à 0,0006 m inclus. Même si ce résultat parait très satisfaisant en masse de débris récoltés, si on regarde les pourcentages en nombre de particules par km² (tableau ci-dessous) on se rend compte que ce résultat n'est pas si bon car les particules inférieurs à 0.0006m représentent plus de 50% du nombre de particules présentes dans l'océan. De plus ces particules sont les plus dangereuses pour la faune marine car c'est à partir de ces diamètres que les particules se confondent avec les planctons et sont alors ingurgitées par les poissons. Enfin, si on ajoute la quantité de particules qui se situent au dessous de 18,5 m de profondeur qui ne sont pas récupérées, on peut difficilement se satisfaire de ces résultats.

Tableau récapitulatif des pourcentages en masse et en nombres d'unités par classes de taille