Principe de fonctionnement d'une centrifugeuse tubulaire : comment ça marche ?

La centrifugeuse à bol tubulaire est un équipement de séparation centrifuge à facteur de séparation élevé . Ce type de machine est couramment utilisé dans l'industrie pour la séparation solide-liquide et liquide-liquide-solide. La centrifugeuse à bol tubulaire est facile d'utilisation, produit un jus abondant, est peu encombrante et sépare efficacement les matériaux. Elle est particulièrement adaptée à la séparation de fluides à faible concentration, à haute viscosité, de particules solides fines et de faibles différences de densité solide-liquide.

Origine du concept d'énergie

L'énergie n'a été utilisée pour mesurer le travail que tardivement dans le développement de la mécanique. La mécanique classique peut être développée sans la notion d'énergie. Galilée a été le premier à proposer ce concept au XVIIe siècle. Il a constaté que lorsqu'on soulève une masse à l'aide d'un système de poulies, le produit de la force par la distance (le travail) reste constant, même si l'un ou l'autre de ces facteurs varie. Au XVIIe siècle, la « vis viva » (force vitale) a été introduite comme une grandeur proportionnelle au produit de la masse et du carré de la vitesse. L'énergie a été utilisée pour décrire la « vis viva » au XIXe siècle.

La première loi du mouvement d'Isaac Newton établit un lien entre la force et l'accélération de la masse. La force intégrée agissant sur la masse présente un intérêt certain. On peut définir deux types d'intégrales de cette force : l'intégrale spatiale, qui représente son action le long de la ligne d'action, et l'intégrale temporelle, qui représente son action sur la masse au cours du temps.

L'évaluation de l'intégrale spatiale donne une quantité représentant la variation d'énergie cinétique de la masse induite par la force et est égale à la moitié de la viscosité dynamique. L'intégration temporelle, quant à elle, évalue la variation de quantité de mouvement de la masse induite par la force. Le philosophe et scientifique allemand Gottfried Wilhelm Leibniz privilégiait l'intégrale spatiale comme seule véritable mesure de la force, tandis que René Descartes préférait l'intégrale temporelle. Au XVIIIe siècle, le physicien français Jean d'Alembert démontra que les deux méthodes de mesure de l'effet d'une force sur une masse étaient valides et que la controverse portait sur la nomenclature.

De nombreux scientifiques ont indépendamment reconnu la conservation de l'énergie durant la première moitié du XIXe siècle. La préservation de l'énergie cinétique, potentielle et élastique dans un système fermé en l'absence de frottement est un phénomène utile. À y regarder de plus près, le frottement, qui limite la mécanique classique, génère de la chaleur aux surfaces de contact d'un bloc glissant sur un plan, au sein d'un fluide où une pagaie tourne, ou dans toute autre manifestation de « frottement ». Hermann von Helmholtz, en Allemagne, et James Prescott Joule, en Angleterre, ont identifié la chaleur comme une forme d'énergie dans les années 1840.

À cette époque, Joule a démontré expérimentalement la relation entre l'énergie mécanique et l'énergie thermique. Face au besoin de descriptions plus détaillées des processus naturels, des théories ou des modèles rationnels ont été utilisés pour quantifier la variation d'énergie et l'intégrer, ainsi que son bilan énergétique, au système étudié, sous réserve de la conservation de l'énergie. Cette méthode a permis de convertir la masse nucléaire en énergie lors de la fusion et de la fission nucléaires, et de faire fonctionner une machine grâce à la combustion de molécules de carburant et d'oxydant dans un moteur thermique, énergie qui est ensuite convertie en énergie mécanique.

Types et leur fonctionnement

Bol tubulaire GF

La centrifugeuse tubulaire GF est une machine à cuve pleine à grande vitesse permettant de séparer en continu deux liquides non miscibles de densités différentes. Elle est également couramment utilisée pour séparer de faibles quantités de contaminants présents dans les liquides.

Un puissant champ de force centrifuge se crée lorsque le bol tourne rapidement autour de son axe, grâce à la courroie de transmission et à la roue de tension qui transmettent la puissance du moteur à la roue menée. Le matériau est introduit par une entrée de liquide située à la base du tambour. Lors de la rotation du bol de la centrifugeuse tubulaire , le liquide dense remonte vers le haut du bol et s'écoule par le haut, tandis que le liquide moins dense forme un anneau intérieur et est dirigé vers les sorties de liquide prévues à cet effet. Une fois la machine arrêtée, le contenu du bol est vidé manuellement après s'être déposé sur la paroi.

Bol tubulaire GQ

Une centrifugeuse tubulaire continue à grande vitesse est idéale pour séparer en continu les solides des liquides présentant des différences de densité ; la centrifugeuse tubulaire continue GQ répond précisément à ce besoin. Elle se compose d'un corps, d'un réducteur, d'une cuve et d'un palier permettant l'entrée du liquide dans le bac de collecte. Un arbre principal flexible occupe la partie supérieure de la cuve, tandis qu'un palier flottant amortissant occupe la partie inférieure.

Le matériau est introduit par le bas, via l'orifice d'entrée de liquide, tandis que la cuve tourne rapidement autour de son axe, créant un puissant champ de force centrifuge grâce à la courroie de transmission qui transmet la puissance de la poulie de tension à la poulie passive. La force centrifuge entraîne le déplacement des particules de la phase liquide à travers la phase solide. Une couche de sédiments se forme lorsque la phase solide, plus dense que la phase liquide, se dépose au fond de la cuve. Le liquide clarifié est ensuite évacué par la vanne supérieure. Après l'arrêt du processus, retirez manuellement les sédiments de la paroi de la cuve si leur épaisseur affecte la clarté de la phase liquide ou si la cuve atteint sa capacité nominale de rétention des scories.

Avantages de la centrifugeuse tubulaire

Dans de nombreuses situations, la centrifugeuse tubulaire continue présente des avantages supérieurs aux autres méthodes de séparation, notamment en voici quelques-uns :

Haute efficacité

Même dans des mélanges complexes, les composants peuvent être séparés rapidement et efficacement grâce à leur grande surface de sédimentation et à leur vitesse de rotation élevée.

Économies d'énergie

Grâce à leur faible investissement initial et à leur fort potentiel d'utilisation future, de nombreux secteurs les ont prisés. Le lavage et la réutilisation des tubes de centrifugeuse tubulaires permettent de réaliser des économies sur les consommables .

Conception compacte

Grâce à son faible encombrement, la machine s'intègre facilement aux lignes de production existantes et permet de préserver un espace précieux au sol dans les installations de fabrication.

Facilité d'entretien

Grâce à leur conception simple et à leurs quelques pièces mobiles, ces machines sont faciles à utiliser et à entretenir. Leur longue durée de vie et leurs faibles besoins en maintenance permettent de réduire les coûts d'exploitation et les temps d'arrêt.

Fonctionnement continu

Elle fonctionne en continu, contrairement aux centrifugeuses par lots, ce qui se traduit par un débit plus élevé et une meilleure qualité de produit à chaque utilisation.

Faible coût

De nombreux secteurs industriels considèrent ces centrifugeuses comme des investissements rentables en raison de leur rapport coût-efficacité et de leur fiabilité. Le coût des consommables peut être réduit car les tubes de centrifugation tubulaires sont faciles à nettoyer et à réutiliser.

Applications de la centrifugeuse tubulaire

Grâce à leur petite taille, leur efficacité et leur adaptabilité, les centrifugeuses tubulaires sont utilisées dans de nombreux domaines et applications. Voici quelques exemples importants :

Secteur pharmaceutique

Les vaccins, les antibiotiques et autres produits biopharmaceutiques en dépendent fortement. Ils contribuent au processus de purification en éliminant les cellules, les débris cellulaires et autres contaminants du flux de produit.

Industrie agroalimentaire

L'industrie agroalimentaire utilise couramment des agents clarifiants pour les jus, les vins et autres produits. Ces agents facilitent la clarification du produit en éliminant les matières solides comme la pulpe de fruits et les levures.

Fabrication de produits chimiques

L'industrie chimique utilise des centrifugeuses tubulaires continues pour séparer différents types de mélanges liquide-liquide et liquide-solide, notamment l'eau et l'huile.

Applications environnementales

Les centrifugeuses ont de nombreuses applications dans le domaine environnemental, notamment la déshydratation des boues et le traitement des eaux usées. Elles contribuent à une gestion plus efficace des déchets et au recyclage de l'eau en séparant les polluants solides de l'eau.

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