Nom, prénom : Groupe TP : Note : /20. Pompes centrifuges

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Hubert Lavigne
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1 Université du limousin Département de Génie Civil 9 Egletons Module L Hydraulique Semestre - 9 F.L. Nom, prénom : Groupe TP : Note : / Pompes centrifuges Durée : heures Contexte : Vous venez de voir en cours des notions ayant trait aux pertes de charges dans les canalisations. Dans diverses applications ayant trait au bâtiment ainsi qu aux ouvrages d hydraulique urbaine, nous serons amenés à utiliser des pompes et circulateurs. Ceux-ci sont destinés à mettre le fluide en mouvement et à vaincre les pertes de charge alors engendrées. Objectifs : Vous devrez être capable de : - déterminer les caractéristiques d une pompe en fonction du débit ; - de comprendre l importance de la vitesse de rotation d une pompe ; - de déterminer les caractéristiques d un couplage série et parallèle. Pré-requis : pertes de charge, hauteur manométrique, équation de Bernoulli, L - //9 / Séance de travaux pratiques

2 . Présentation Description du ban d essai Ce banc d'essai comprend deux pompes centrifuges identiques, BABM GUINARD, indépendantes entraînées par deux moteurs électriques : - la pompe monobloc est entraînée par un moteur à courant alternatif de, [kw] ; - la deuxième pompe, à moteur séparé, est entraînée par un moteur à courant continu de, [kw] équipé d'un variateur de vitesse électronique, d'une dynamo tachymétrique et d'un compte tours. Le débit est mesuré par un débitmètre placé sur la canalisation du haut. Des manomètres indiquent les pressions d'eau à l'aspiration et au refoulement de chaque pompe. Les vannes placées sur les conduites permettent le fonctionnement des deux pompes en parallèle ou en série. Les caractéristiques du banc hydraulique sont les suivantes : Diamètre des conduites : Фaspiration =. - [m] Фrefoulement =,. - [m] Section des conduites : Saspiration =,. - [m ] Srefoulement =8,. - [m ] Cuve : Scuve = 8. - [m ] Hcuve =, [m] Vcuve =,9 [m ] Schéma de l installation Faites un schéma de l'installation dans le cadre ci-dessous en utilisant les symboles suivants : Pompe Vanne de réglage du débit M Manomètre Q Débitmètre Vanne quart de tour Titre : L - //9 / Séance de travaux pratiques

3 . Etude de la caractéristique des pompes Etude de la pompe à vitesse constante A Préparez le circuit pour que la pompe à vitesse constante fonctionne seule. B Pour un débit donné, effectuez les relevés suivants : - position de la vanne de réglage ; - pression à l aspiration ; - pression au refoulement ; - débit. Faites varier le débit à l aide de la vanne de réglage afin d effectuer d autres séries de relevés. Reportez vos mesures dans le tableau ci-dessous. Mesure n Position de la vanne [tour] Qv [l/h] Pasp Pref ΔP Hmt [mce] Pabs [kw] Pu [kw] ηm ηg ηtot 8 C Ecrivez l équation de Bernoulli puis : - déterminez l expression littérale de la hauteur manométrique en fonction des grandeurs mesurées ; - complétez le tableau précédent, en calculant la valeur de la Hmt de chacun des relevés. D Etudiez la puissance absorbée ainsi que le rendement ηtot (rendement total) : - en utilisant la formule suivante : P u = ρ g Q v H m ; - en utilisant le graphique fourni page suivante qui vous permet de déterminer le rendement électrique ηm du moteur ; - en utilisant le schéma suivant : Secteur P abs m Moteur P a g Pompe P u E Tracez sur du papier millimétré le courbe Hmt=f(Qv) et η tot = f(qv) L - //9 / Séance de travaux pratiques

4 Puissance Moteur kw Moteur Triphasé Hz LS 9 Ce banc d'essai comprend deux pompes centrifuges identiques, BABM GUINARD, indépendante Courbe Rendement/Puissance,,,,,,9,8,,,,,,, 8 Rendement moteur % L - //9 / Séance de travaux pratiques

5 L - //9 / Séance de travaux pratiques s

6 Etude de la pompe à vitesse variable Si l on fait varier la vitesse de rotation de la pompe, on obtient plusieurs courbes caractéristiques de la hauteur manométrique en fonction du débit. A A partir de la pompe à moteur séparé, reprenez les mêmes mesures que dans la première partie, pour des vitesses de rotation de [tr/mn] et [tr/mn]. B Tracez sur un nouveau graphique ces deux courbes ainsi que celle de 8 [tr/mn]. Tracer Mesure n 8 Position de la vanne [tour] Vitesse de rotation : [tr/mn] Qv [l/h] Pasp Pref ΔP Hmt [mce] Pabs [kw] Pu [kw] ηm ηg ηtot Mesure n Position de la vanne [tour] Vitesse de rotation : [tr/mn] Qv [l/h] Pasp Pref ΔP Hmt [mce] Pabs [kw] Pu [kw] ηm ηg ηtot 8 C Que pouvez vous remarquer entre les valeurs des rapports de débit Q8 Q Q8,, et les différents rapports de vitesses de rotation appelées n? Q Q Q D Que constatez vous pour le rapport des hauteurs manométriques et le rapport H 8 8 des carrés des vitesses entre elles (ex : et )? H une règle liant le rapport des débits au rapport des vitesses de rotation L - //9 / Séance de travaux pratiques

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8 . Etude de l association de pompes Dessiner le montage de deux pompes en série et de deux pompes en parallèle. Expliquez par un schéma ce que nous sommes censés obtenir de ces différentes associations. Existe-t-il des cas de figures où cette association ne sert à rien? Refaites les mesures faites précédemment avec la pompe à moteur séparé réglée avec une vitesse de rotation de 8 tr/mn et la pompe à vitesse constante. Mesure n 8 Association des pompes en série Position de la vanne [tour] Qv [l/h] Pasp Pref ΔP Hmt [mce] Mesure n 8 Association des pompes en parallèle Position de la vanne [tour] Qv [l/h] Pasp Pref ΔP Tracez sur une même feuille (page suivante) : - la courbe Ht = f(q) d'une pompe à 8 [tr/mn] ; - les courbes théoriques d'un couplage en parallèle et en série ; - les courbes expérimentales du montage en parallèle et en série. Que pouvez-vous en conclure? Hmt [mce] L - //9 8/ Séance de travaux pratiques

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10 Présentation. Pour aller plus loin La chaufferie étudiée est constituée d une seule chaudière et d un seul réseau régulé. Le régime de fonctionnement est 8/[ C] et permet d assurer des besoins en chaleur de, [kw]. B Pompe P (réseau) A Chaudière Pompe P (recyclage) Réseau D Les caractéristiques hydrauliques sont les suivantes : - la perte de charge dans le tronçon de recyclage AD est supposée nulle ; - H D chaudière - A =,9 [mce] sous [m /h] ; - H B P réseau D = [mce] sous [m /h] ; - H vanne voies = [mce] sous [m /h] ; - H AB =, [mce] sous [m /h] ; - H CD =, [mce] sous [m /h]. La densité du fluide caloporteur est de et sa chaleur massique vaut 8 [J/(kg K)]. Travail demandé C La chaufferie étudiée est constituée d une seule chaudière et d un seul réseau régulé. A Etude du schéma de principe Représentez sur le schéma le sens de circulation des fluides. Vous utiliserez des couleurs normalisées. B -Détermination de la pompe de recyclage Le rôle de cette pompe est d assurer le débit minimum d irrigation dans la chaudière. Cette pompe n est nécessaire que lorsque la vanne trois voies du réseau part en fermeture et que le débit de retour du réseau dans la chaudière est nul. Réalisez un schéma afin de montrer quels éléments de l installation doivent être irrigués par cette pompe. Sélectionnez un modèle de pompe de recyclage sachant que celle-ci doit permettre la circulation d un débit minimum de [m /h]. Vous utiliserez le document réponse n en y représentant la courbe de réseau ainsi que le point de fonctionnement. C - Détermination de la pompe du circuit Le rôle de cette pompe est d assurer le débit dans le réseau et la chaudière. Cette pompe est dimensionnée dans le cas où la vanne trois voies du réseau est ouverte et que le débit y est maximal (c est à dire dans les conditions nominales). L - //9 / Séance de travaux pratiques

11 Réalisez un schéma afin de montrer quels éléments de l installation doivent être irrigués par cette pompe. Sélectionnez un modèle de pompe permettant au réseau d être correctement irrigué. Vous utiliserez le document réponse n en y représentant la courbe de réseau ainsi que le point de fonctionnement. D - Détermination de la pompe du circuit Lors de la mise en fonctionnement de l installation, il existe une configuration qui fait que les deux pompes précédentes sont en fonctionnement en même temps alors que la vanne trois voies est grande ouverte. Que se passe t il dans ce cas là? L - //9 / Séance de travaux pratiques

12 Document réponse n Hm,, CN DN - Hz Hft Hm 8,,, CN DN - Hz Hft,,,, Qm /h Ql/min Ql/s, 8 9 8,, 8 Qm /h Ql/min Ql/s Document réponse n Hm 8 CN DN- Hz Hft Hm CN DN8- Hz Hft Qm /h Ql/min Ql/s 8 Qm /h Ql/min 8 Ql/s 8 L - //9 / Séance de travaux pratiques

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