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8/19/2019 tp pompe centrifuge.docx

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Ecole Nationale d’Ingénieurs de Monastir Département de Génie Energétique

Travaux Pratiques de Mécanique des fluides

Manipulation 4

Système de deux pompes centrifuges:

Couplage en parallèle et en série

Préparé par

Jamoussi SirineMestiri Intissar

2éme année énergétique

Groupe 2 T2

!nnée uni"ersitaire : 2#$%&2#$'


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I. Introduction :

Dans les industries, Le domaine d’utilisation des machines centrifuges est

extrêmement vaste et couvre les extrêmes suivants :

• Débits : de 0,001 à 60 m!s

• "auteurs de 1 à # 000 m

• $itesses de rotation %00 à 0 000 tr!min

&n e'et, (ne )om)e centrifuge est une machine rotative *ui )om)e

un li*uide en le for+ant au travers d’une roue à aube ou dune hélice a))elée

im)ulseur- .’est le t/)e de )om)e industrielle le )lus commun- ar l’e'et de la

rotation de l’im)ulseur, le uide )om)é est as)iré axialement dans la )om)e,

)uis accéléré radialement, et en2n refoulé tangentiellement, donc une certaine

)uissance h/drauli*ue- .ette énergie h/drauli*ue )eut être vue comme la

somme d’une énergie cinéti*ue déterminée )ar le mouvement li*uide dans le

tube et d’une énergie )otentielle stoc3ée soit sous la forme d’un accroissement

de )ression soit sous celle dune augmentation de hauteur-

45&.789 D( 7 : 4n se )ro)ose détudier les caractéristi*ues techni*ues d’une

)om)e centrifuge- 4n étudiera aussi les caractéristi*ues du cou)lage en série et en

)arallle de deux )om)es-

II! Partie T"éorique (n circuit )ydraulique se compose de deux catégories de systèmes * pompes et conduites :dans cette

manipulation on "a tra"ailler a"ec les pompes centrifuges et les conduites+

#$%aractéristique des pompes centrifuges

(ne pompe centrifuge est une mac)ine tournante destinée , communiquer au liquide pompé une

énergie suffisante pour pro"oquer son déplacement dans un réseau )ydraulique comportant en général

une )auteur géométrique d-élé"ation de ni"eau ./01 une augmentation de pression .p0 et touours des

pertes de c)arges+ (ne pompe centrifuge est constituée principalement par une roue , ailettes ou au3es

.rotor0 qui tourne , l4intérieur d4un carter étanc)e appelé corps de pompe+ our améliorer le rendement

de la pompe1 on peut intercaler entre le rotor et la "olute une roue fixe appelée diffuseur qui est munie

https://fr.wikipedia.org/wiki/Liquidehttps://fr.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9licehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Pompehttps://fr.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9licehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Pompehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Liquide


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d4au3es de cour3ure con"ena3le+ 5e calcul des pompes centrifuges s4effectue par l4analyse

dimensionnelle et par le t)éorème d46uler+

a! Dé&it

5e dé3it q" fourni par une pompe centrifuge est le "olume refoulé pendant l4unité de temps+ Il

s4exprime en mètres cu3es par seconde .m7 &s0 ou plus pratiquement en mètres cu3es par )eure .m7

&)0+

&! 'auteur manométrique

8n appelle 9auteur manométrique 9 d4une pompe1 l4énergie fournie par la pompe , l4unité de poids

du liquide qui la tra"erse+ Si 9T! est la c)arge totale du fluide , l4orifice d4aspiration et 9T la c)arge

totale du fluide , l4orifice de refoulement1 la )auteur manométrique de la pompe est : 9 ; 9T! < 9T

5a )auteur "arie a"ec le dé3it et est représentée par la cour3e caractéristique 9 ; f .q"0 de la pompe

considérée+

c! (endement

5e rendement = d4une pompe est le rapport de la puissance utile .puissance )ydraulique0

communiquée au liquide pompé , la puissance a3sor3ée a par la pompe .en 3out d4ar3re0 ou par le

groupe .aux 3ornes du moteur0+ Si q" est le dé3it "olume du fluide1 > sa masse "olumique et 9 la

)auteur manométrique de la pompe1 la puissance et le rendement = sont donnés par :

)ydraulique; q"?>?g?9 * = pompe;qv∗ ρ∗g∗ H

Pabs

5e rendement de la pompe "arie a"ec le dé3it et passe par un maximum pour le dé3it nominal autour

duquel la pompe doit @tre utilisée+

2-Les conduites :

Les )ertes charge régulire dans une conduite ;longueur L, diamtre D?;L!D?Lr! πD%g


4/14

III. Etude pratique :

1G&tudes des )om)es

a- Type de pompes :

J les pompes centrifuges :ou le mouvement du li*uide résulte de l’accroissement

d’énergie *ui lui est communi*ué )ar la force centrifuge- Kil existe deux t/)es de

)om)es centrifuge : Gonocellulaires : é*ui)ées d’une

seule roue-


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d/sfonctionnement du

circuit de refoulement

;colmatage


6/14

$olume;mX< 7;s<

B;mX!s< RC

Y&9;)a<

delta

"7;m.&<

";Zatts< η p ηg

0,01 1P,[ 0,000#%G

%0000 #0000 0000 S,16 6,0A% 0,%%6 0,0P0

0,01 %%,6 0,000[[G

1S000 1%00001000

0 1,P6# 60,#P 0,SA 0,1#1

0,01 %A,S 0,000#G

16000 1S00001#[00

0 1A,P60 6[,A0A 0,[0# 0,16%

0,01 6,% 0,000%AG

1#000 %1#000%0000

0 %,[[# 6,%6 0,P6 0,1#A

0,01 #0,06 0,000%0G

1#000 %S0000%##00

0 %P,0#% #6,P% 0,#6 0,1[%

0,01 #6, 0,0001AG

1#000 00000%A#00

0 %,110 ##,P#0 0,#0 0,1[0

0,01 6A,0 0,0001#G

1%#00 #0000S#0

0 6,P#% #,%A# 0, 0,1

b-caract!ristiques de la pompe utilis!e

¿ HMT = Pr− Pa

ρg =1.0110−4 ( Pr− P a )(m)

¿ Ph= ρgQ H th or

z

(¿¿r− za)

H th=

Pr

ρg+

vr2

2g + zr−( Pa

ρg+

va2

2g + za)= HMT +

Q2

2 g

( 1

Sr2−

1

Sa2

)+¿¿ HMT +437618.7457Q2+1667.7donc

Ph=9810 HMT Q+4293039895Q3+1667.7Q

¿η P= Ph

P abavec P ab= Pelec∗ηelec∗ηm=160w donc η P=6.3110

−7 HMT Q+0.27Q3+1.0710−7 Q

¿ηg= Ph

Pelec=61.31 HMTQ+26831499.34 Q3+10.42Q

c- #gures


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0-00000 0-000%0 0-000[0 0-00060

0

#

10

1#

%0%#

0

#

[0

$%T&f'()

('m*+,s)

$%T'mCE)

2gureG1G

Interpr!tation :

La 2gure1 re)résente l’évolution de la hauteur manométri*ue en fonction de

débit B- &n e'et,4n remar*ue "7 décroit de fa+on légrement )araboli*ue enfonction du débit- .eci est conforme aux résultats attendus )our une )om)e

réelle car les )ertes de charges sont dues aux frottements et aux dissi)ations

liées à l’écoulement- Donc )lus le débit est im)ortant, )lus ces frottements sont

élevés donc les )ertes de charges aussi-


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0-00010 0-000%0 0-0000 0-000[0 0-000#0 0-00060

0

%0

[0

60

A0

&f'()

('m*+,s)

'/att)

2gureG%G

Interpr!tation :

La 2gure% re)résente l’évolution de la )uissance h/drauli*ue en fonction de débit

B- la )uissance h/drauli*ue délivré )ar la )om)e subit une augmentation lors*ue

le débit augmente Nus*uà atteindre une certaine valeur;)ic< )uis diminue- .e )ic

est traduit )ar l’existance d’un certain débit o)timal )our le *uel la )uissance

h/drauli*ue de la )om)e est maximale &n e'et, l’augmentation )arait logi*ue

car on diminue le débit dans le circuit en fermant une vanne K lafermeture de la vanne crée des )ertes de charges et donc augmente la

dissi)ation de l’énergie du uide- ais la diminution est )eut etre due a une

erreur due a l’usure de l’a))areil de mesure -

0-00000 0-000%0 0-000[0 0-00060

0Q

#Q

10Q

1#Q

%0Q

%#Q

0Q

#Q

[0Q

[#Q

('m*+,s)

rendement de la pompe

#gure -+-


9/14

0-00000 0-000#0 0-00100

0Q

%Q

[Q

6Q

AQ

10Q

1%Q

1[Q

16Q

1AQ

('m*+,s)

rendement global de la pompe

0igure-1-

Interpr!tation :

Les 2gure et [ re)résentent la variation de rendement de la )om)e et global en

fonction de B mesurés- 4n remar*ue *ue les deux courbes obtenues ont un as)ect

)araboli*ue -en e'et les deux courbes )résentent une )artie croissante Nus*uà l’atteinte

d’une certaine valeur o)timales )uis diminue - .eci )eut s’ex)li*uer )ar :

G R faible débit, la )om)e ne tourne )as asse vite donc l’eau n’est )as

ex)ulsée asse ra)idement ;stagnation< donc le régime de l’écoulement n’est )as tout à

fait établi-

G R fort débit, la turbulence devient asse im)ortante )our )erturber

l’écoulement )uis si B augmente, on a )hénomne de cavitation ;la )ression

descend en dessous de la )ression deva)eur saturante et l’eau se met à bouillir,

on a alors formation de bulles de va)eur d’eau


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surmonter la résistance dans le s/stme de tu/aux- .ela génre le débit idéal

*ue la )om)e )eut )roduire-

-tableau

Yer >r "r Yea >a "a "7G"a%0#%0,060

[1

0,0%6[0%

[

1A,[1SP6

%0#

%A%,0P

6S

0,0%[S#

6P

1,%%00P

# G6,0A#1S#P1,%1P6

0,0%S[A6S

1A,0A%PSA0A

%A1[#,P[%

0,0%[P6A1#

10,0P6P## ,A6A

1AS0,S0%A6

0,0%P11A06

1S,S1[#6

%%1P,1%[6

0,0%#AP00%#

6,661A[0## 1%,%PA

10P60,60[P6

0,00AA6[

1S,[S%1P%6

1S#6,P6SP

0,0%S[#PA6P

[,[11P6SSP 1P,0

SP#%,%[0S#1

0,0[6%PP

1S,%6PP0#P

1%S%,#A#%

0,0%PS#%S

%,#16P61 %6,#6

S0S0,A##6

0,0[[60

1S,%1PS[P#%

111,6P

0,006[00%[

%,0[ASP1PS 0,061

#A#1,6S0P1

0,061%PP

1S,1#SSP[[A

P6%,6S[6

0,0%1%[##[

1,[S11661S #,[A1

$cour&e

0-00010 0-000%0 0-0000 0-000[0 0-000#0 0-00060

0

#

10

1#

%0

%#

0

#

[0

"r=f;B< Linear ;"r=f;B


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0-00010 0-000%0 0-0000 0-000[0 0-000#0 0-00060

G10

G#

0

#

10

1#

%0

%#

0

#

[0

"7G"a=f;B< "r=f;B<

('m*+,s)

$'m CE)

)igure 2cour3e de .9r;f.A00 et la cour3e de .9MTcircuit


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0,01 %1,A[0,000[

6 G0,1S 0,%6 0,# 0,P 10,P0S [A,PP0,0

60,06

1

0,01 %,1[0,000[

G0,16 0,# 0,S 1,[ 1#,P0% 6S,[160,[%

10,0A

[

0,01 %[,[0,000[

1 G0,1# 0,A 1 % %1,P16 AA,11#0,##

10,11

0

0,01 %S,S%0,000

6 G0,1# 1,1 1,%# %,[ %#,PP[ P1,PP10,#S

#0,11

#

0,01 0,AS0,000

% G0,1# 1,[ 1,# %,S# %P,#6% P,P[%0,#A

S0,11

S

0,01 6,#[0,000%

S G0,1# 1,# 1,S# ,# S,%0S PP,AP10,6%

[0,1%

#

1-Circuit de deu pompes coupl!es en parall!le

a-Caract!ristique :

¿ HMT = Poutflow− Pa1

ρg (mCE)

¿ Ph= ρgQ H th or

z

(¿¿r− za)

H th= Pr ρg

+ vr2

2g+ zr−(

Pa ρg

+ va2

2g+ za)= HMT +

Q2

2 g ( 1

Sr2− 1

Sa2 )+¿

¿η P= Ph

Pabavec P ab= Pelec∗ηelec∗ηm=160 Zatts

¿ηg= Ph

2∗ Pelec=

Ph

800

b-Tableau de aleurs :

$;mX<

tem)s;s<

B;mX!s<

R1;bar<

R%;bar<

Y1;bar<

Y%;bar<

out;bar<

"7;m.&<

";Zatts< η p ηg

0,01 A,0,001%

0 G0,1% G0,1% 0 0 0 1,%%1[,[#

A0,0[#

0,01A

0,01 10,610,000P

[ G0,1% G0,1% 0,6# 0, 0,# 6,%0#A,[

#0,1A

0,0S

0,01 1%,%#0,000A

% G0,1% G0,1% 1,0A 0,AP 1 11,[1SP1,[%

P0,%A6

0,11[

0,01 1[,AS 0,0006S G0,1% G0,1% 1,# 1, 1,# 16,#1[ 10A,P[[ 0,[0 0,16

0,01 1A,A[0,000#

G0,1% G0,1% % 1,P % %1,61111%,#

%S0,#%

0,1[1

0,01 %6,%% 0,000 G0,1% G0,1% %,# %,P %,# %6,S0S PP,P% 0, 0,1%


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A [ 1% #

Les 2gures obtenues sont comme ciGdessous :

0 0 0 0 0 0 0

0

#

10

1#

%0

%#

0

#

[0

)om)e seule association série des )om)es association !! des )om)es

('m*+,s)

$ 'm CE)

0 0 0 0 0 0 0

0

0-1

0-%

0-

0-[

0-#

0-6

0-S

)om)e seule association en sérei des % )om)es association en )arallele des % )om)es

d!bit ('m*+,s)

rendement de syst;me

Rssociation en série et en )arallle des )om)es centrifuges :

.es courbes re)résentent les variations de la charge et du rendement en fonction

de débit dans le cas dune seule )om)e , d’une association en série des seux

)om)es et une association en )arallele des deux )om)es 8l est manifestement

clair *ue lassociation en série des )om)es augmente la charge e'ective- .e

t/)e de cou)lage )ermet d’élargir la )lage de )ossibilité de la hauteur

manométri*ue totale, crée )ar les )om)es- our les a))areils d’un débit

constant, une grande variabilité de l’"7 )eut être réalisée )ar l’installation


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de )lusieurs )om)es en série- il convient donc bien )our un réseau )résentant

des )ertes de charge im)ortantes-

Dans le cas de lassociation en )arallle des )om)es, le débit obtenu est )res*ue

le double de celui dune )om)e uni*ue- Le cou)lage des )om)es en )arallle

)eut être favorable dans le cas o] la hauteur manométri*ue totale ou la )ression

à créer est constante, mais le débit doit être variable ou ada)té à )lusieurs

situations de travail-de )lus ce t/)e de cou)lage des )om)es assure en cas de

)anne la facilité de l’action de maintenance )ermet au montage alors de

continuer à fonctionner en démarrant la deuxime )om)e-

8$- .onclusion

.e 7 nous a )ermis de découvrir le fonctionnement des turbomachines à

travers un exem)le réel et concret- \ous avons ainsi ex)loré un nouveau

domaine de la mécani*ue des uides *ui nous était inconnu malgré le fait

*u’on a utilisé des formules connues ;théorme de 5ernoulli )ar exem)le

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