BANC DE OMES I résentation de l étude Les différents types de pompes Il existe deux randes familles de pompes : Les pompes centrifues Les pompes volumétriques Il faut donner un exemple de pompe volumétrique (pompe à palette) Les pompes centrifues Schéma rincipe A faire Dans le corps d une pompe centrifue, tourne à rande vitesse une roue (rotor)formée par un certain nombre d ailettes dont la courbure est conçue pour donner une rande accélération au liquide La vitesse donnée au fluide va proressivement se transformer en pression à l aide d un diverent (Définition d une élève) Une pompe est constituée d un dispositif hydraulique (corps hydraulique) et d un moteur électrique qui fait tourner le rotor Nous avons donc au sein d une pompe deux transformations énerétiques : Transformation de l NRJ électrique en NRJ mécanique Transformation de l NRJ mécanique en NRJ hydraulique On peut associer à ces deux transformations des rendements partiels et à la pompe un rendement lobal rotocole de démarrae et d arrêt Une pompe centrifue se démarre aspiration ouverte et refoulement fermé Même protocole pour l arrêt La vanne de rélae du débit se fait à l aide d une vanne qui est située sur le circuit d aspiration pour éviter la cavitation
4 Caractéristiques 4 (Hauteur manométrique total) La est l énerie par unité de volume (J/m ) fournie au fluide par la pompe qui s exprime en m de fluide A débit nul, la est maximale (Cette valeur est donc très utile) 4 uissance hydraulique La puissance hydraulique est la puissance fournie au fluide par la pompe Elle s exprime en W 4 Rendement lobal Le rendement lobal permet de quantifier la transformation de l NRJ électrique en NRJ hydraulique Il s exprime en % 44 NSH et cavitation 5 Montae d une pompe Il existe deux types de montae : La pompe peut se situer au dessus d un liquide à aspirer, on dit qu elle est en aspiration La pompe peut se situer au dessous d un liquide à aspirer, on dit qu elle est en chare Faire un schéma pour chaque montae 6 Couplae de pompes Il existe deux types de couplae : Série arallèle Faire deux schémas explicites II schéma de l installation
Faire un schéma détaillé du circuit en donnant des indices aux vannes Ce banc de dynamique est constitué de deux pompes centrifues qui peuvent être en chare ou en aspiration et qui peuvent être couplées en série ou en parallèles On dispose de capteurs de pression relative qui vont nous permettre de calculer la Le banc permet aussi de faire varier la vitesse de rotation des moteurs pour étudier les lois de similitude Le banc contient aussi deux capteurs utiles à l étude : Une sonde de température qui nous permet de déterminer la masse volumique de l eau Un wattmètre dont la mesure est exprimée en kw qui nous permettra de calculer le rendement lobal des pompes III Etude théorique ompe seule Calcul de la On rappelle l expression de l équation de Bernoulli énéralisée : J, ompe centrifue A Appliquons cette équation entre les positions et :
Qv S avec S section de passae soit S comme D donc D S donc S On nélie la S il existe une différence de niveau de0 cm perte de chare car on ne peut pas la mesurer Calcul de la puissance hydraulique h Qv Calcul du rendement lobal ompe en couplae ompes en série Calcul de la r h e 4 ompe B centrifue A ompe A centrifue A
our la pompe A : our la pompe B 4 Appliquons l équation de Bernoulli entre les points et, qq mm une différence de y a car il J Donc J, our les pompes A et B en série alors, 4 4 J pompe pompe Calcul de la puissance hydraulique Qv e Calcul du rendement
h r e e La puissance électrique du couplae est la somme des deux puissances électriques des pompes A et B Rem : Le wattmètre calcule automatiquement la somme des puissances électriques quand les deux pompes sont en fonctionnement ompes en // Q a Q b Q a Q b ompe centrifue A ompe centrifue B Calcul de la On peut observer à l aide du poste que lorsque les pompes en // fonctionnent, les pressions d aspiration des deux pompes sont éales et les pressions de refoulement sont identiques Il suffit donc de prendre les manomètres qui ont la plus rande précision pour déterminer la de ce couplae Calcul de la puissance hydraulique Calculs identiques au couplae en série Calcul du rendement
Calculs identiques au couplae en série I Explication des calculs Toutes les feuilles d EXCEL mises à la disposition de l éxaminateur doivent être expliquées Il suffit donc de prendre une line et de prendre un exemple en donnant la formule utilisée et ses unités correspondantes Exploitations 5 Etude des pompes et seules : Les raphiques nous permettent de constater que la est maximale quand le débit est nulle Toute l énerie fournie au fluide par la pompe est sous forme de pression motrice Quand la pompe débite, la diminue Une partie de l énerie totale se transforme en énerie cinétique et donc l énerie sous la forme de pression motrice diminue On peut aussi constater que la puissance hydraulique aumente avec le débit, ce qui sousentend que le rendement lobal de la pompe aumente aussi our utiliser une pompe avec son meilleur rendement, il faut donc travailler à des débits importants (Les pertes de chare au sein de la pompe sont importantes à débits faibles) Rem : Il faut noter néanmoins qu au de la de certains débits, le rendement de la pompe chute due à un phénomène de cavitation ompe Débit maximal Rendement maximal 6 m /h 9, %,8 m /h 5,6 % Rem : Les rendement lobaux des deux pompes et seules sont très faibles, car l énerie subit deux transformations Rem : Les pressions à l aspiration sont néatives et aumentent énéralement avec les débits, ce qui se traduit par une léère cavitation et à une diminution de rendement quand le débit
aumentent Il faut donc trouver un compromis entre risque de cavitation et rendement lors du choix de fonctionnement de la pompe(débit) 5 Etude des pompes et en série : L étude du tableau et du raphique nous permet de constater que le couplae en série est un moyen d aumenter la pour un même débit ompe Débit à m /h Débit à 4 m /h seule 9,60 8,78 série 5,0 0, A l aide du raphique, on constate que la du couplae série est sensiblement éale à la somme des des pompes seules à débit nul puis avec des débits croissants les deux courbes se distinuent La différence est en fait la perte de chare qui existe entre les deux pompes A débit nul, J est nulle donc H H H A débit non nul, J aumente avec Qv et donc H H H - J 5 Etude des pompes et en // : L étude du couplae en série nous permet de voir que l intérêt de ce couplae est d aumenter le débit sans une chute notable de la On passe en effet d un point de fonctionnement ( 6m et Qv 8,6 m /h) à ( 6,74 m et Qv 9 m /h) Avec deux pompes identiques, on peut doubler le débit avec une même Rem : à l aide du raphique, on peut observer que la pompe commence à travailler quand le débit lobal est de,5 m /h