Quelles sont les caractéristiques de performance des pompes centrifuges – Définition

Caractéristiques de performance des pompes centrifuges

Bien que la théorie des pompes centrifuges donne de nombreux résultats qualitatifs, l’indicateur le plus important des performances d’une pompe réside dans des tests hydrauliques approfondis .

Dans l’industrie, les caractéristiques de toutes les pompes sont généralement lues à partir de sa courbe QH  ou de sa courbe de performance  (débit – hauteur). Comme on peut le constater, les diagrammes de performance utilisent un débit-Q (généralement en m ³ / h) et une tête de pompe -H (généralement en m) comme variables de performance de base.

Tête de système

Dans le chapitre sur la perte de charge , il a été déterminé que les pertes majeures et mineures dans les systèmes de tuyauterie sont proportionnelles au carré de la vitesse d’écoulement . Il est évident que la perte de charge du système doit être directement proportionnelle au carré du débit volumétrique, car le débit volumétrique est directement proportionnel à la vitesse d’écoulement.

Il faut ajouter que les systèmes hydrauliques ouverts contiennent non seulement la tête de friction, mais aussi la tête d’élévation , qui doit être prise en compte. La tête d’élévation (tête statique) représente l’énergie potentielle d’un fluide en raison de son élévation au-dessus d’un niveau de référence.

Dans de nombreux cas, la tête totale d’un système est une combinaison de la tête d’élévation et de la tête de friction, comme indiqué sur la figure.

En génie nucléaire, la plupart des systèmes hydrauliques sont des boucles hydrauliques fermées et ces systèmes n’ont qu’une tête de friction (pas de tête statique).

Tête de pompe – courbe de performance

Dans la dynamique des fluides, le terme tête de pompe est utilisé pour mesurer l’énergie cinétique créée par une pompe. La tête est une mesure de la hauteur de la colonne de fluide incompressible que la pompe pourrait créer à partir de l’énergie cinétique que la pompe donne au liquide. La hauteur et le débit déterminent les performances d’une pompe, qui sont représentées graphiquement sur la figure comme la courbe de performances ou la courbe caractéristique de la pompe . La raison principalede l’utilisation de la tête au lieu de la pression pour déterminer les performances d’une pompe centrifuge est que lela hauteur de la colonne de fluide ne dépend pas de la gravité spécifique (poids) du liquide , tandis que la pression d’une pompe changera. En termes de pression, la tête de pompe ( _pompe ΔP ) est la différence entre la contre-pression du système et la pression d’entrée de la pompe.

La tête de pompe maximale d’une pompe centrifuge est principalement déterminée par le diamètre extérieur de la roue de la pompe et la vitesse angulaire de l’ arbre  – la vitesse de l’arbre en rotation. La tête changera également lorsque le débit volumétrique à travers la pompe augmentera.

Lorsqu’une pompe centrifuge fonctionne à une vitesse angulaire constante , une augmentation de la hauteur du système (contre-pression) sur le flux qui en résulte entraîne une réduction du débit volumétrique que la pompe centrifuge peut maintenir.

La relation entre la tête de pompe et le débit volumétrique (Q) , qu’une pompe centrifuge peut maintenir, dépend de diverses caractéristiques physiques de la pompe comme:

• la puissance fournie à la pompe
• la vitesse angulaire de l’arbre
• le type et le diamètre de la roue

et le fluide utilisé:

• densité de fluide
• viscosité fluide

Cette relation est très compliquée et son analyse réside dans des tests hydrauliques approfondis de certaines pompes centrifuges. Comme on peut le voir sur l’image ci-dessous.

Caractéristiques de fonctionnement d’une boucle hydraulique

Lorsque nous rassemblons les caractéristiques de frottement  (tête du système) d’une boucle hydraulique et la courbe de performance, le résultat décrira les caractéristiques de l’ensemble du système (par exemple, une boucle du circuit primaire ). La figure suivante montre la courbe de performance typique d’une pompe centrifuge liée à la tête de friction du système.

La tête de pompe , sur l’axe vertical, est la  différence entre la contre-pression du système et la pression d’entrée de la pompe ( _pompe ΔP ). Le débit volumétrique (Q) , sur l’axe horizontal, est le débit auquel le fluide s’écoule à travers la pompe. Comme on peut le voir, la tête est approximativement constante à faible débit, puis tombe à zéro à Q _max . À faible débit, les caractéristiques peuvent être instables (avec une pente positive de la tête de pompe). Il s’agit de caractéristiques indésirables, car une pompe instable peut commencer à osciller entre les deux combinaisons possibles de débit et la canalisation peut vibrer.

Au débit Q1, la pompe gagne plus de charge que ne consomme les pertes par friction, donc le débit à travers le système augmentera . Le débit se stabilisera au point où les pertes par frottement coupent les caractéristiques de la pompe .

Afin de caractériser les performances des pompes centrifuges, les termes suivants sont définis:

• Tête d’arrêt
• Efficacité de la pompe
• Meilleur point d’efficacité – BEP
• Puissance au frein
• Tête d’aspiration positive nette