Pompe centrifuge

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Pompe Centrifuge
D´epartement G´enie Thermique et Energie
IUT de Lorient, Universit´e de Bretagne Sud
Ann´ee 2000/2001
Contents
1 Rappels th´eoriques 1
1.1 Description et principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Hauteur nette et rendement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Similitude des turbomachines . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4 Coefficients sans dimension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 Travail `a faire 5
2.1 Manipulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.1 Mise en marche de la pompe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.2 Arrˆet de la pompe . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2 Mesures et exploitation des r´esultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3 Annexes 7
1 Rappels th´eoriques
Les pompes centrifuges sont des machines qui sont largement utilis´ees pour assurer le transfert de
fluide. Ce banc d’essais en circuit ferm´e permet d’´etudier les performances et les caract´eristiques
d’une pompe centrifuge type.Figure 1: Dessin en coupe d’une pompe centrifuge.
1
1.1 Description et principe
Une pompe centrifuge comporte essentiellement une roue `a aubages dans un corps appel´e volute.
La rotation de la roue chasse par l’interm´ediaire des aillettes, l’eau vers la p´eriph´erie et cr´ee une
d´epression au centre. La roue communique de l’´energie cin´etique `a l’eau. Cette ´energie cin´etique
setransforme en ´energie potentielle (de pression) partiellement dans la roue et dans la volute
qui joue le rˆole de collecteur. On interpose, dans certains cas, un diffuseur entre la roue et la
volute. Son rˆole est de transformer l’´energie cin´etique en ´energie potentielle.
Figure 2: Repr´esentation sch´ematique d’une pompe centrifuge.
1.2 Hauteur nette et rendement
Soit une pompe de puissance Pet de d´ebit volumique qv, admettant le fluide `a la pression p1
par une conduite de diam`etre d et la refoulant `a la pression p2 dans une canalisation de mˆeme
diam`etre. L’´equation de la conservation de l’´energie nous conduit `a :
p1
½g
+ v2
1
2g
+ z1 + hn = p2
½g
+ v2
2
2g
+ z2 (1)
hn d´esignant la hauteur nette (ou gain de charge). On suppose la diff´erence de cˆote z2 ¡ z1 =z
comme n´egligeable, et comme la canalisation est la mˆeme `a l’aspiration et au refoulement,
l’´equation devient (exprim´ee en hauteur de fluide) :
hn = p2
½g
¡
p1
½g
(2)
H = hn repr´esente l’´energie fournie par la pompe `a l’unit´e de poids de fluide la traversant. Le
d´ebit volumique ´etant not´e qv et la puissance transmise au fluide P, on a :
P = ½ g qv hn = qv(p2 ¡ p1) (3)
Soitalors Pa la puissance absorb´ee par la pompe, le rendement de la pompe est donc :
´ = P
Pa
(4)
2
1.3 Similitude des turbomachines
Les lois de similitude des turbomachines `a fluide incompressible r´esultent de l’´etude des deux
questions suivantes :
² Comment varie le fonctionnement d’une pompe lorsqu’on change de vitesse de rotation ?
² Quelles sont les caract´eristiques d’une pompe oud’une turbine g´eom´etriquement semblable
`a une machine donn´ee ?
Les conditions g´en´erales des similitudes d´erivent de la m´ecanique des fluides. Les cas des
turbomachines n’en est qu’un cas particulier. On peut les d´eduire soit d’une ´etude directe des
ph´enom`enes en cause, soit `a partir des th´eor`emes g´en´eraux relatifs `a l’analyse dimensionnelle.
Figure 3: Repr´esentationsch´ematique des vitesses (a) et des courbes de charge (b) dans une
pompe centrifuge.
On consid`ere tout d’abord le cas d’une pompe centrifuge dont on fait varier la vitesse de rotation.
On ´etudie ce qui se passe lorsque le d´ebit varie proportionnelement `a la vitesse. Dans ces
conditions, tous les triangles des vitesses restent homoth´etiques entre eux et l’on se trouve en
pr´esence de deux...
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