POMPES. Rafic YOUNES, 2005/2006.

Transcription

1 OMES Rafic YOUNES, 005/006 LAN Étude des machines. ompes centrifuges : Description. ompes centrifuges : Courbes caractéristiques et essais. ompes centrifuges : Lois, Groupements. Cavitation ompes à piston (hydrauliques). ompes volumétriques. 1

2 ETUDE DES MACHINES LAROUSSE 1984: Ensemble de mécanismes combinés pour recevoir une certaine forme définie d énergie, la transformer et la restituer sous une forme plus approprié ou pour produire un effet donné. ertes ertes ertes Entrée Machine Transmission Moteur Sortie Energie 1 Energie 1 Machine Energie Energie ETUDE DES MACHINES Machines motrices: assurent l énergie mécanique (moteur électrique, moteur à combustion interne, turboréacteur, etc.) Machines de transmission: pour transférer l énergie: (embrayage, courroies, engrenage) Machines d exécution: machine pour exécuter une certaine tache (pompe, ventilateur, etc.) Machine motrice Machine de transmission (moteur) (embrayage) Machine d execution (pompe centrifuge)

3 ETUDE DES MACHINES CARACTERISTIQUES D UNE MACHINE : La puissance utile La puissance absorbée Le rendement Les pertes La puissance nominale La charge ETUDE DES MACHINES LA UISSANCE UTILE La puissance utile est la puissance qui est vraiment utile au point de vue de l utilisateur. Ex. uissance mécanique : D π n = M ω = F 60 Ex. uissance électrique : DC AC = U = U I I cos( ϕ ) 3

4 ETUDE DES MACHINES LES ERTES Le plus souvent les pertes de puissance (énergie) sortent de la machine sous forme de chaleur. Les pertes sont la différence de la puissance absorbée et de la puissance utile. Δ = A U LE RENDEMENT η = U A ETUDE DES MACHINES LA UISSANCE NOMINALE «N» Suivant le besoin d utilisation, les machines ne tournent pas toujours en plein régime. La puissance pour laquelle on a conçu la machine est la puissance nominale. LA CHARGE x = U N U < 1 x = > 1 N Sous-chargé Sur-chargé 4

5 ETUDE DES MACHINES DIFFERENTES SORTES DES ERTES Machine mécanique n=1 Machine électrique n= Machine hydraulique n =3 Δ = n = + x [ x 0 ] [ x=1] Il est fortement souhaité, que les machines fournissent leur puissance nominale avec un rendement maximum our x = 1 η(x) = η max ETUDE DES MACHINES Machine mécanique 4,00 0,70 erte 3,50 3,00,50,00 1,50 1,00 0,50 0,60 0,50 0,40 0,30 0,0 0,10 Rendement ertemech Renmech 0,00 0,00 0,0 0, 0,4 0,6 0,8 1,0 1, 1,4 Charge 5

6 ETUDE DES MACHINES Machine électrique erte Charge Rendement ETUDE DES MACHINES Machine hydraulique erte Rendement Charge 6

7 ETUDE DES MACHINES Classification des machines: OMES CENTRIFUGES: Refoulement Admission Carter Roulement Coupleur 7

8 OMES CENTRIFUGES: Suite à la rotation de la roue, la pression sur le périmètre augmente par rapport à la pression sur l axe de rotation. Cette augmentation de pression provoque un écoulement vers la tubulure de refoulement. Sortie La roue Les aubes Le carter Entrée OMES CENTRIFUGES: Hmt C Hmt A Courbes caractéristiques Hmt A Hmt = f(qv) η g = f(qv) C η g η gmax lage de fonctionnement De la pompe : η g minimum fixé qv mini qv pratique qv maxi Et η gmin Hmt A Hmt pratique Hmt C qv min qv max qv La puissance utile = ρ g q H utile v mt e La hauteur manométrique p H = p ρg v + v g ref adm ref adm + e 8

9 OMES CENTRIFUGES: Courbes caractéristiques du réseau Réseau fermé Réseau ouvert ΔH T ΔH T ΔH T = f(qv) ΔH T = f(qv) H0 = 0 qv H0 0 qv OMES CENTRIFUGES: ertes de charge totales: L w w ΔH T = λ + Σ ζ + H 0 avec qv²= S² w² Di g g 1 L On obtient : ΔH T = λ + Σ ζ qv + H 0 g S² Di Équation : Δ H t = a qv + H 0 Hmt ΔH T = f(qv) Hmt ΔH T = f(qv) Hmt F oint de fonctionnement Hmt (F) [mce] qv (F) [m 3 /h] Hmt F oint de fonctionnement Hmt (F) [mce] qv (F) [m 3 /h] H mt = f(qv) à N = cste H mt = f(qv) à N = cste Hg qv qv Qv qv 9

10 OMES CENTRIFUGES: Etude des pompes couplées : ompes en série H Hmt 1 + série = f(qv) Hmt pompe 1 + Hmt pompe Hmt 1 = f(qv) Hmt pompe 1 Hmt pompe Hmt = f(qv) On utilisera des pompes en série quand on cherchera à augmenter la charge fournie qv constant qv qv = constant qv = Sup [qv pompe 1 ; qv pompe ] Hmt = Hmt pompe 1 + Hmt pompe OMES CENTRIFUGES: Etude des pompes couplées : ompes en parallèle Hmt = f(qv) Hmt (1 + ) en parallèle = f(qv) oint d enclenchement des pompes en parallèle Hmt de l enclenchement des pompes Hmt constante Hmt 1 = f(qv) qv qv pompe qv pompe 1 qv pompe 1 + qv pompe qv d enclenchement Des pompes On utilisera des pompes en série quand on cherchera à augmenter le débit Hmt = constante Hmt = Sup [Hmt pompe 1 ; Hmt pompe ] qv = qv pompe 1 + qv pompe 10

11 OMES CENTRIFUGES: Vitesse spécifique n[tr/min] q [m 3 /s], H [m] n = q n H q 3 4 Radial Demi radial Demi axial Axial n q Hauteur élevé moyen moyen faible Débit faible moyen moyen élevé LA CAVITATION: Notion de pression de vapeur saturante ression en [mce] θ [ C] [a] θ[ C] [pa] EAU LIQUIDE VAEUR 100 θ en [ C] A une température donnée, la pression qui règne lors du changement de phase EAU -> VAEUR, s appelle la pression de vapeur saturante : pvs. 11

12 LA CAVITATION: A l entrée de la roue la pression absolue se réduit à sa tension de vapeur, une valeur qui dépend de la nature et de la température du liquide. La brusque explosion des bulles de vapeur provoque l érosion des pièces métalliques en formant des cavités sur ses surfaces Baisse de performances et Vibrations menant à une panne complète Surface érodée par cavitation d une hélice d un navire LA CAVITATION: H ' = H1 ( ΔH1 + ΔH ' p' w' p1 w1 + + z = + + z ρ g g ρ g g 1 ( ΔH 1 ) + ΔH ρ w' p' = p1 ρ g ( z z1) ( Δ1 + Δ ' ' ) ) 1 w 1 = 0 h asp = z z 1 p' ρ p g vs w' + + ΔH g ' = p1 p ρ g vs ( z z1 ) ΔH1 NSH pompe NSH système N..S.H. : Net ositive Succion Head (hauteur pratique de charge absolue) 1

13 LA CAVITATION: Au dessus d un certain débit, le phénomène de cavitation est presque inévitable. NSH NSH B NSH Zone sans cavitation Zone de cavitation q Minimiser les pertes de charges singulières et linéaires au niveau d aspiration, soit une longueur de tuyau minimum, qui donne le moins d accident possibles. Minimiser la hauteur géodésique ressuriser la conduite d aspiration Minimiser la vitesse de rotation de la pompe Minimiser la température du fluide OMES A ISTON : 13

14 OMES VOLUMETRIQUES : 14