Example: air traffic controller

11. POMPE CENTRIFUGE - physique-chimie

Cours M canique des liquides : POMPES. 1. POMPES. Une POMPE sert v hiculer le liquide en lui fournissant de l' nergie pour le mettre en mouvement. Deux types principaux pour l'eau : pompes centrifuges (turbo-pompes) et h lico dales (volum triques - les plus courantes). L'utilisation d'un type de pompes ou d'un autre d pend des conditions d' coulement du fluide. De mani re g n rale, si on veut augmenter la pression d'un fluide on utilisera plut t les pompes volum triques, tandis que si on veut augmenter le d bit on utilisera plut t les pompes centrifuges. 11. POMPE CENTRIFUGE . Les turbo-pompes sont toutes rotatives ; elles regroupent les pompes centrifuges, h lice, h lico- centrifuges. La POMPE CENTRIFUGE est une machine tournante qui gr ce un rotor aubes convenablement orient es augmente l' nergie cin tique et projette l'aide de la force CENTRIFUGE le liquide la p riph rie sur la volute. A la sortie et l'aide d'un divergent, un grande partie de l' nergie cin tique se transforme en pression motrice.

S’il existe une surpression p dans le réservoir supérieur par rapport au réservoir inférieur, HMT=H g+Δh+ p ρg: dans les calculs qui suivent il faudra ajouter le facteur de pression. Hauteur nette d’aspiration H na: hauteur géométrique d’aspiration + pertes de charge dans le circuit d’aspiration Δh

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  Centrifuge, Pompe, Pompe centrifuge

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1 Cours M canique des liquides : POMPES. 1. POMPES. Une POMPE sert v hiculer le liquide en lui fournissant de l' nergie pour le mettre en mouvement. Deux types principaux pour l'eau : pompes centrifuges (turbo-pompes) et h lico dales (volum triques - les plus courantes). L'utilisation d'un type de pompes ou d'un autre d pend des conditions d' coulement du fluide. De mani re g n rale, si on veut augmenter la pression d'un fluide on utilisera plut t les pompes volum triques, tandis que si on veut augmenter le d bit on utilisera plut t les pompes centrifuges. 11. POMPE CENTRIFUGE . Les turbo-pompes sont toutes rotatives ; elles regroupent les pompes centrifuges, h lice, h lico- centrifuges. La POMPE CENTRIFUGE est une machine tournante qui gr ce un rotor aubes convenablement orient es augmente l' nergie cin tique et projette l'aide de la force CENTRIFUGE le liquide la p riph rie sur la volute. A la sortie et l'aide d'un divergent, un grande partie de l' nergie cin tique se transforme en pression motrice.

2 Elle n'est pas auto-amor ante. 12. POMPE VOLUMETRIQUE. Les pompes volum triques comprenant les pompes alternatives ( piston, diaphragme, ..) et les pompes rotatives ( vis, engrenage, . palettes, h lico dales, p ristaltiques ..). Le d placement du fluide est d aux transports d'un volume V0 . chaque rotation. Les pompes volum triques ou capacit variable sont des pompes dans lesquels l' coulement du fluide r sulte de la variation d'une capacit occup e par le fluide. On distingue deux grandes types de pompes volum triques : Les pompes alternatives Les pompes piston constituent l'un des plus anciens types de pompes et demeurent parmi les plus r pandues. Comme son nom l'indique la POMPE piston utilise les variations de volumes occasionn es par le d placement d'un piston dans un cylindre. Ces machines ont donc un fonctionnement alternatifs et n cessite un jeu de soupapes ou de clapets pour obtenir tant t l'aspiration dans le cylindre tant t son refoulement. Les pompes rotatives Le principe de ces pompes est le suivant : Deux rotors tournent en roulant l'un sur l'autre sans glisser pour viter les frottements et d placent un volume de fluide B.

3 Presson, ISETA + Universit de Savoie, LP Aqua UE0 1. Cours M canique des liquides : POMPES. 2. GRANDEURS CARACTERISTIQUES D'UN CIRCUIT. Toutes ces valeurs qui permettront de trouver la POMPE adapt e au circuit doivent tre calcul es dans les cas de fonctionnement les plus d favorables. Le transport de liquide se fait depuis un niveau de d part jusqu' un niveau final (qui peut tre le m me dans le cas d'un circuit ferm ). - aval de la POMPE : circuit d'aspiration : pertes de charge ha - amont de la POMPE : circuit de refoulement : pertes de charge hr D bit Qv, : le volume refoul par unit de temps. Hauteur g om trique totale Hg : distance verticale entre le niveau inf rieur de d part et le niveau sup rieur d'arriv e. Hg = Hga + Hgr Hauteur nette d' l vation H ou Hauteur Manom trique Totale HMT : nergie fournie par la POMPE l'unit de poids du fluide qui la traverse. Elle d pend du d bit, et est repr sent e par la courbe caract ristique de la POMPE consid r e HMT = f(Qv).

4 Elle est gale la somme de la hauteur g om trique totale + la somme de toutes les pertes de charges. HMT = Hg + htot B. Presson, ISETA + Universit de Savoie, LP Aqua UE0 2. Cours M canique des liquides : POMPES. S'il existe une surpression p dans le r servoir sup rieur par rapport au r servoir inf rieur, p HMT = H g + h + : dans les calculs qui suivent il faudra ajouter le facteur de pression. g Hauteur nette d'aspiration Hna : hauteur g om trique d'aspiration + pertes de charge dans le p V2. circuit d'aspiration ha. H na = H ga + ha = aa + a hv avec paa : pression absolue dans la g 2g conduite d'aspiration, Va vitesse dans la conduite d'aspiration et hv tension de vapeur en m tres d'eau ( 20 , hv = 0,125 m). Q1/2. Vitesse sp cifique de rotation de la POMPE (tr/min) : ns = n . Elle est identique pour toutes les H 3/4. pompes semblables, et elle est ind pendante de sa vitesse de rotation n. Puissances - rendements fluide fluide source moteur POMPE charge charge (EDF).

5 Pc Pa Pu totale Ph exploitable Puissance hydraulique = gagn e par le fluide en montant d'une hauteur g om trique total Hg : Ph = g Qv H g Puissance utile = communiqu e au liquide pomp par la POMPE : Pu = g Qv HMT. Puissance absorb e (par la POMPE ) = puissance transmise la POMPE par le moteur, avec un rendement : P g Qv HMT. Pa = u =.. Puissance consomm e = puissance absorb e la source (ex. EDF) par le moteur, avec un rendement P g Qv HMT g Qv HMT. m : Pc = a = = si m est le rendement global de la moto- POMPE . m m g Couts Cout nerg tique ( ) = Pc (kW) t (dur e fonctionnement, h) prix du kWh Dur e d'amortissement : 3 5 ans. Cout annuel = Cout nerg tique + prix POMPE / dur e amortissement B. Presson, ISETA + Universit de Savoie, LP Aqua UE0 3. volumique du fluide (application l'amor age des pompes centrifuges). Ci-contre les variations de H en fonction de la vitesse Cours de rotation. M canique des liquides : POMPES. Ci-dessous, les caract ristiques en fonction du mod le choisi.

6 3. PHENOMENE DE CAVITATION - NPSH. NPSH = Net Positive Suction Head La cavitation est la vaporisation du liquide dans la POMPE quand celui-ci est soumis une pression inf rieure la tension de vapeur correspondant sa temp rature : une petite quantit de liquide donne une grande quantit de gaz destruction rapide de la machine. Le constructeur d'une POMPE donne son NPSH requis : c'est la pression minimale l'aspiration permettant un bon fonctionnement de la POMPE . On calcule pour le circuit le NPSH disponible qui doit tre sup rieur au NPSH requis (constructeur). patm NPSH = H ga ha 10, 33 H ga ha > NPSH requis g Pour viter la cavitation, si possible, pr f rer les montages de pompes en charge, diminuer les pertes de charge du circuit d'aspiration. POMPE en aspiration POMPE en charge Fich : M canique des fluides MR Page 19 sur 2. B. Presson, ISETA + Universit de Savoie, LP Aqua UE0 4. Cours M canique des liquides : POMPES. 4. COURBES CARACTERISTIQUES. 41. DE LA POMPE .

7 Etablies par le constructeur pour une POMPE donn e et une vitesse de rotation donn e. Un m me diagramme peut fournir plusieurs courbes, pour une famille de pompes semblables fonctionnant la m me vitesse. Il existe 4 courbes en fonction du d bit : C1 : hauteur nette d' l vation = f(Q) ; C2 : rendement = f(Q) ; C3 : puissance absorb e = f(Q) ;. C4 : NPSH requis = f(Q). 42. DE L'INSTALLATION. Etablies par l'utilisateur, elles repr sentent le fonctionnement de l'installation en fonction du d bit. 421. Courbe C'1 : d bit - HMT. pr HMT= H g + h + , o pr est la surpression ventuelle l'arriv e. Par la suite, nous noterons g pr simplement Hg pour la grandeur H g + . g L V L . 2. 1. HMT= H g + h = H g + + ksing = Hg + + ksing Q2. D 2g D 2gS 2. L 1. HMT = H g + + ksing Q2. D D 2 2. 2g . 4 . L 8. D sing 2 gD 4. HMT = H g + + k Q2. C'est l' quation d'une parabole : H = Hg + 422. COURBE C'4 : d bit - NPSH. NPSH = 10, 33 H ga ha L V. 2. NPSH = 10, 33 H ga a + ka sing . D 2g L 1.

8 NPSH = 10, 33 H ga a + ka sing Q2. D 2gS 2. L 8. NPSH = 10, 33 H ga a + ka sing 2 4 Q 2. D gD. C'est galement l' quation d'une parabole : NPSH = a' - b'.Q2. B. Presson, ISETA + Universit de Savoie, LP Aqua UE0 5. Cours M canique des liquides : POMPES. 5. FONCTIONNEMENT DE L'ENSEMBLE. Cas le plus simple : on dispose des courbes caract ristiques d'une seule POMPE pouvant tourner . une seule vitesse ; convient-elle l'installation ? 1- On calcule le coefficient K de pertes de charges globales et on trace la courbe C'1 : H = Hg + sur le diagramme du constructeur fournissant C1. Le point M d'intersection est le point de fonctionnement de l'installation correspondant au d bit QM. Pour ce d bit QM, les courbes C2 et C3 fournissent le rendement M et la puissance absorb e PaM. 2- On calcule le coefficient Ka de pertes de charges . l'aspiration et on trace la courbe p . C'4 : NPSH = atm H ga K a Q 2 sur le diagramme du g . constructeur fournissant C4. Le point N d'intersection est le point de cavitation de l'installation correspondant au d bit Qcv au-del duquel il y a cavitation.

9 La POMPE est adapt e l'installation si les conditions suivantes sont remplies : QM est proche du d bit recherch ; on l'adaptera en jouant sur un r glage de vannes et/ou de la vitesse. QM est inf rieur Qcv, sinon l'installation sera rapidement d t rior e. Le rendement M est proche du rendement maximal de la POMPE , sinon l'installation n'est pas conomique et la POMPE peut s'user rapidement. B. Presson, ISETA + Universit de Savoie, LP Aqua UE0 6. Cours M canique des liquides : POMPES. B. Presson, ISETA + Universit de Savoie, LP Aqua UE0 7. NEXE : Pompes centrifuges Notes de cours M canique des fluides Cours M canique des liquides : POMPES. 6. ASSOCIATION DE DEUX POMPES. 61. POMPES EN PARALLELE. Lorsque l'on met deux pompes en parall le, les d bits s'ajoutent. Ainsi, on peut reconstruire la ANNEXE : Pompes centrifuges Notes de cours M canique des f caract ristique de l'ensemble des deux pompes en sommant le d bit pour une hauteur manom trique donn e. Ci-dessous, trois pompes identiques sont mises en parall les.

10 Les caract ristiques pour une POMPE , puis deux et trois pompes en parall le sont trac es. Il est noter que le rendement ne change pas. Figure 11 : Pompes identiques en parall les Lorsque les pompes sont diff rentes, ci-dessous, il faut que les pompesveiller ce queFigure sont diff rentes, les pompes 12, il faut d livrent veiller ce des hauteurs que les pompes d livrent hauteurs manom triques proches. proches. manom triques Figure 11 : Pompes identiques en parall les Lorsque les pompes sont diff rentes, Figure 12, il faut veiller ce que les pompes d livr des hauteurs manom triques proches. ANNEXE : Pompes centrifuges Notes de cours M canique des fluides Figure 12: Pompes diff rentes en parall les Pompes en s rie 62. POMPES EN SERIE. Lorsque les pompes sont en s rie, il faut ajouter la hauteur manom trique. On retrouve ce cas Lorsque dans lesles pompes pompes sont en s rie, il faut ajouter la hauteur manom trique. On retrouve ce cas multicellulaires. dans les pompes multicellulaires.


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