La séparation préliminaire des matières solides dans les gaz constitue une application des cyclones gaz. Cyclones gaz ne possèdent aucune pièce en mouvement et ne nécessitent par conséquent que très peu d’entretien. Ils sont utilisables également avec des gaz à température très élevée et sont, de ce fait, très répandus.
Ce banc d’essai a été développé en collaboration avec l’institut de Génie des Procédés liés aux Matières Solides et de Technologie des Particules de l’école polytechnique à Hamburg-Harburg . La charge d’alimentation (poudre de quartz recommandée) est finement réparti dans un écoulement d’air grâce à un dispositif de dispersion. L’écoulement d’air (gaz brut) ainsi chargé de matière solide est dirigé tangentiellement dans le cyclone en partie haute. A l’intérieur du cyclone, l’écoulement d’air descend sous la forme d’un tourbillon primaire en rotation. Au pied du cyclone, le tourbillon se retourne. Il remonte au centre du cyclone sous la forme d’un tourbillon secondaire en direction du tube de sortie (jupe). A ce niveau, le gaz purifié quitte le cyclone. Le processus de séparation principal se déroule à l’intérieur du tourbillon primaire. Sous l’effet des forces centrifuges et de la différence de densité entre l’air et la matière solide, les particules grossières sont dirigées vers la paroi. Elles glissent le long de celle-ci et sont recueillies par un réservoir au pied du cyclone. La matière solide n’est pas intégralement séparée. Idéalement, les fines particules dont la taille est inférieure au diamètre de coupure sortent en haut par le tube de sortie avec le tourbillon secondaire. Ces fines particules sont séparées de l’écoulement d’air par un filtre. Le diamètre de coupure définit la limite théorique entre les fines particules et les grosses particules.
La teneur en matière solide du gaz brut peut être ajustée à l’aide du dispositif de dispersion et d’une vanne pour le débit volumétrique d’air. Afin d’éviter que l’écoulement d’air en amont du dispositif de dispersion soit chargé de particules, l’air ambiant aspiré est filtré. L’écoulement d’air est produit par un ventilateur. Des points de mesure de la pression aux endroits appropriés du banc d’essai permettent de mesurer les pertes de charge.
Une loi de répartition peut être élaborée et le diamètre de coupure déterminé à l’aide d’un dispositif d’analyse approprié (par ex. un spectromètre à diffraction).