Auteur/autrice : Jens-Uwe Vogel

Conversion de courbe caractéristique pour différents médias

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Avec l’augmentation de la viscosité, cependant, l’influence du nombre de REYNOLDS augmente, de sorte qu’en pratique on suppose que cette approximation est insuffisante à partir d’une viscosité cinématique de l’ordre de 20 mm²/s. Pour corriger cela, des méthodes ont été développées empiriquement pour convertir les courbes caractéristiques enregistrées en milieux de viscosité moyenne et élevée, ce qui dans l’application pratique dans les anciennes versions signifie l’évaluation complexe des diagrammes, mais qui dans les versions actuelles ont été préparés en utilisant des ensembles de formules appropriés.La plus répandue dans le monde est la procédure de l’Hydraulic Institute (USA), qui a été normalisée en tant que ANSI / HI 9.6.7 et ISO / TR 17766.En pratique, la conversion s’effectue aujourd’hui majoritairement à l’aide de programmes informatiques tels que Spaix PumpSelector. La mise en œuvre technique informatique de cette procédure permet la conversion de courbes caractéristiques, l’utilisateur n’ayant qu’à définir les données de transport souhaitées et le support de transport. Dans toutes les méthodes connues, le point de conception de la pompe joue un rôle particulier dans la conversion des courbes caractéristiques.Les conditions suivantes peuvent être précisées pour la validité de la procédure :
  • Pompes centrifuges à roues fermées ou semi-ouvertes
  • Viscosité cinématique comprise entre 1 et 3000 mm²/s
  • Débit au meilleur point de fonctionnement entre 3 et 410 m³/h
  • Hauteur par pas entre 6 et 130 m
  • Production dans des conditions normales d’exploitation
  • Convoyage des fluides NEWTON

Conversion de courbe caractéristique lors de la rotation de la roue

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Ce qui suit s’applique approximativement :Q = débit H = tête de livraison D = diamètre de la roue r = indice pour le diamètre de roue réduit t = indice pour le diamètre de roue de référenceLa courbe des gaz H (Q) peut être grossièrement déterminée à partir de cette relation.Un calcul plus précis nécessite cependant la prise en compte de cartes caractéristiques dans lesquelles un diamètre de roue est affecté à chaque courbe caractéristique. Le nouveau cours de la caractéristique est déterminé en interpolant la conversion à partir des caractéristiques voisines. Afin d’utiliser pleinement l’efficacité du processus, il est recommandé d’enregistrer une carte de roue avec au moins trois courbes caractéristiques. S’il existe une grande différence d’étalonnage entre le plus petit et le plus grand diamètre de roue, certaines caractéristiques intermédiaires (2..4) sont nécessaires.Une méthode de calcul alternative est décrite dans l’ISO 9906. Il est nécessaire de connaître le diamètre moyen de la roue au bord d’attaque D 1 . Selon la norme, cette procédure est valable pour
    • Réduction du diamètre jusqu’à 5 % maximum
    • Tapez le numéro K 1.5
    • géométrie de lame inchangée (angle de sortie, conicité, etc.) après le tournage
D 1 = Diamètre moyen au bord d’attaque de la rouePour les pompes avec un numéro de type K 1,0 et une réduction maximale du diamètre de la roue de 3 %, le rendement peut être considéré comme constant.

Calcul de la caractéristique du système

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La hauteur manométrique nécessaire d’une pompe dans une canalisation non ramifiée est obtenue à partir de l’équation de BERNOULLI pour les écoulements stationnaires unidimensionnels de fluides incompressibles :p in , p out = pressions lors de l’aspiration ou du refoulement des niveaux de liquide = densité du liquide g = accélération de la pesanteur (9,81 m/s²) H geo = différence de hauteur statique entre le niveau de liquide des réservoirs côté aspiration et refoulement H l, tot = perte de charge totale du tuyau entre l’entrée et la sortie v in , v out = vitesses d’écoulement moyennes dans les réservoirs côté aspiration et refoulementSelon la loi de continuité, les vitesses d’écoulement moyennes dans les réservoirs côté aspiration et refoulement sont pour la plupart insignifiantes et peuvent être négligées si les surfaces des réservoirs sont relativement grandes par rapport à celles des canalisations. Dans ce cas, la formule ci-dessus est simplifiée en :La partie statique de la caractéristique du système, c’est-à-dire la partie qui ne dépend pas de la vitesse d’écoulement et donc du débit, est :Pour les systèmes fermés, cette valeur est nulle.Le montant total des pertes est constitué des pertes de tous les composants des conduites d’aspiration et de refoulement. Avec des nombres de REYNOLDS suffisamment grands, il est proportionnel au carré du débit volumique.g = accélération de la pesanteur (9,81 m/s²) H l, tot = perte de charge totale entre l’entrée et la sortie v i = vitesses d’écoulement moyennes à travers la section transversale du tuyau i A i = section caractéristique du tuyau ζ i = coefficient de perte de charge pour les tuyaux, raccords, etc. Q = débit k = facteur de proportionnalitéDans les conditions mentionnées, la parabole de la caractéristique du système peut maintenant être spécifiée :Le facteur de proportionnalité k est déterminé à partir du point de fonctionnement souhaité. L’intersection de la caractéristique du système avec la courbe d’étranglement spécifique à la pompe (caractéristique de la pompe) représente le point de fonctionnement réel.

Caractéristique du système

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La caractéristique du système se compose d’une partie statique et d’une partie dynamique.H A = H A, 0 + H v (Q)Il se caractérise principalement par la différence de hauteur statique H Geo entre les niveaux de liquide dans les réservoirs d’aspiration et de pression ainsi que par les pertes par friction H v à travers l’ensemble du système d’écoulement de liquide.La composante statique H A, 0 est indépendante du débit (et donc du débit). Il contient la différence de hauteur géodésique ainsi que la différence de pression entre le réservoir d’aspiration et de pression ou le point d’entrée et de sortie du système considéré. Avec des circuits fermés (par ex. circulation de chauffage), la hauteur statique est toujours nulle.La partie dynamique de la caractéristique décrit les pertes dans la conduite, qui dépendent du débit. Dans le cas d’un écoulement turbulent de fluides NEWTON avec des coefficients de perte constants des composants du système, la courbe caractéristique se traduit par une parabole quadratique. Si la hauteur statique et le point de fonctionnement cible sont connus, les caractéristiques du système peuvent être affichées avec une précision suffisante.

Fonctionnement en aspiration avec des pompes centrifuges à amorçage normal

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Cela signifie que la pression d’air locale p b est supérieure au produit de la hauteur de pression de maintien HH et de la pression de vapeur et rend une pression d’entrée superflue à ces températures. La cause de cette connexion est due à la diminution drastique de la pression de la vapeur lorsque l’eau est froide. En pratique cela signifie :Les pompes avec une hauteur d’entrée minimale négative H erf peuvent fonctionner en mode aspiration (pas auto-amorçante).La grandeur de la vitesse de pompage correspond approximativement à la valeur de la hauteur d’entrée minimale négative moins 1 m de zone de sécurité.Étant donné que les pompes habituellement utilisées dans la technique du bâtiment ne s’amorcent normalement pas, les conditions suivantes doivent être remplies pour assurer le fonctionnement de l’aspiration :
  • Remplissage et purge de la canalisation côté aspiration y compris la pompe avant la mise en service.
  • Prévention de l’aspiration d’air pendant le fonctionnement de la pompe (en cas d’inclusion d’air, la fonction d’aspiration s’effondre).
  • Empêcher la ligne d’aspiration de se vider lorsque la pompe est à l’arrêt en utilisant un clapet de pied (risque de fuite si sale).
Les clapets anti-retour dans la conduite de refoulement ne suffisent pas, car de l’air peut être aspiré via la garniture mécanique (garniture mécanique ou presse-étoupe) lorsque la pompe est à l’arrêt.En général, la capacité d’aspiration des pompes à aspiration normale est limitée à une portée maximale de 2 à 4 m en raison de leur conception. Des pompes spéciales doivent être utilisées pour des hauteurs d’aspiration supérieures de 8 à 9 m maximum et pour l’auto-amorçage.

Sélection de la pompe

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Si le point de fonctionnement spécifié d’un système de chauffage se situe entre deux caractéristiques de pompe, il est recommandé de choisir la plus petite. La réduction associée du débit n’a pas d’effets significatifs sur la puissance de chauffage effective dans le système de chauffage. D’autre part, il existe des avantages tels qu’un comportement sonore réduit, des coûts d’acquisition inférieurs et une économie améliorée. Dans la technique du chauffage, un sous-dimensionnement du débit volumique calculé jusqu’à environ 10 % est courant.Pour éviter la cavitation (formation de vapeur à l’intérieur de la pompe), il doit toujours y avoir une surpression suffisante (hauteur d’entrée) dans la buse d’aspiration de la pompe par rapport à la pression de vapeur du fluide de transport. Pour les pompes à fonctionnement humide, la hauteur d’aspiration minimale est spécifiée comme une mesure de la surpression requise. Les informations NPSH sont généralement utilisées pour les moteurs fonctionnant à sec.

NPSH – valeur de l’installation

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NPSH disponible = valeur NPSH du système p e = pression dans la section d’entrée du système p b = pression atmosphérique p D = pression de vapeur du fluide pompé devant la section d’entrée de la pompe ρ = densité du fluide pompé devant la section d’entrée de la pompe g = accélération locale due à la pesanteur z e = différence de hauteur géodésique entre la section transversale d’entrée du système et le niveau de référence ; le signe négatif s’applique si le niveau de référence est supérieur au niveau du liquide H v = quantité de perte résultant de la perte de charge dans le système côté aspirationLe point de référence de la valeur NPSH est le centre de la roue, c’est-à-dire le point d’intersection de l’axe de l’arbre de la pompe avec le plan perpendiculaire à celui-ci passant par les points extérieurs du bord d’attaque de la pale.Le point de fonctionnement d’une pompe centrifuge ne peut être un point de fonctionnement continu que si ce qui suit s’applique à ce point :NPSH usine & gt; NPSH pompe + supplément sécurité

NPSH

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Il est calculé à partir du niveau d’énergie absolu moins le niveau de pression d’évaporation. Le niveau de pression d’évaporation est à calculer avec la pression d’évaporation qui correspond à la température régnant dans la section d’entrée de la pompe.La valeur NPSH existante s’entend comme étant le NPSH donné par le système pour un débit donné et le liquide respectif à transporter. (valeur NPSH du système)Le NPSH requis est la plus petite valeur du NPSH à laquelle un certain critère de cavitation est satisfait (par exemple, usure par cavitation, propagation des bulles de vapeur, vibration, bruit, chute de la hauteur de refoulement).

Critères de dimensionnement

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Les quatre critères les plus importants sont : QUEL type de média ? – & gt; Milieu pompé COMBIEN montant? – & gt; Tarif de livraison O, jusqu’où, à quelle hauteur ? – & gt; Ligne de convoyage AVEC QUOI faut-il pomper ? – & gt; Unité de convoyageSi le débit et la distance de livraison sont connus, la hauteur de refoulement peut être calculée à l’aide du calcul de la perte de charge. Le débit et la hauteur de refoulement forment ensemble le point de fonctionnement cible pour la conception de la pompe.

Point de fonctionnement d’une pompe centrifuge

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Il précise les valeurs de débit et de hauteur de refoulement qui sont réglées en fonctionnement stationnaire avec la vitesse n appartenant à la caractéristique de refoulement de la pompe. »Par point de fonctionnement souhaité, il faut entendre le point de la courbe caractéristique du système pour lequel une pompe est recherchée conformément aux calculs de canalisation. Le but de la sélection est (en plus d’autres critères tels que l’efficacité maximale) de minimiser l’écart entre le point de fonctionnement souhaité et le point de fonctionnement (réel).Le point de fonctionnement du système est toujours au point d’intersection entre la pompe et la caractéristique actuelle du système. À vitesse constante, il migre sur la courbe d’étranglement avec une résistance croissante du tuyau à un débit volumique plus petit. Le point de fonctionnement doit être proche de l’efficacité optimale.