Conduites en charge - installations de pompage

Présentation au sujet: "Conduites en charge - installations de pompage"— Transcription de la présentation:

1 Conduites en charge - installations de pompage
Hydraulique urbaine Conduites en charge - installations de pompage

2 Relation de Bernoulli J1-2 est la perte de charge entre le point 1 et le point 2

3 Expression de la perte de charge
J1-2 = j.L où j est la perte de charge unitaire en mcE/m de conduite L est la longueur de la conduite en m

4 Détermination de la perte de charge unitaire
ou

5 Calcul de l Formule de Colebrook Avec Re nombre de Reynolds,
k rugosité D diamètre

6 Calcul de l Function La(Q, D, k) Pi = Nu = Q = Q / 1000 D = D / 1000 Re = 4 * Q / Pi / D / Nu M = 2 / Log(10) N = 2.51 / Re p = k / 3.71 / D / 1000 X0 = 7 dX = u_F = X0 + M * Log(N * X0 + p) dF = 1 + M * N / (N * X0 + p) Xr = X0 - u_F / dF While Abs(Xr - X0) > dX X0 = Xr Wend If Re < 2320 Then La = 64 / Re Else La = 1 / Xr / Xr End Function Exemple de module visual basic permettant de calculer  connaissant le débit Q en l/s, le diamètre D en mm et la rugosité k en mm

7 Calcul approché r fonction uniquement de la rugosité k ou
formule de Darcy

8 Formule de Darcy a = 0,000507 et b = 0,000 0129 Tuyaux neufs
Tuyaux usagés a = 0,000507 et b = 0, Tuyaux neufs a = 0,000254 et b = 0,

9 Valeurs de r Ces valeurs de r, associées à la nature des conduites, permettent d ’effectuer, avec une bonne précision, le calcul simplifié des pertes de charge

10 Exemples de calcul Les calculs approchés ou utilisant
la formule de Colebrook peuvent s ’effectuer dans une feuille Excel

11 Installation de pompage
B Hauteur manométrique Hm Hm = HB - HA + Jasp+ Jref Si A et B à l ’air libre HB - HA = Hgéom A Pompe

12 Installation de pompage
Jref Jasp Hgéom hasp

13 Puissance - rendement Putile = vQHm Rendement pompe
hp =Putile/Pabsorbée Rendement moteur hm = Pabsorbée/Pélectrique Rendement groupe hg = hp.hm M Moteur P Pompe Putile Pabsorbée Pélectrique

14 Caractéristique Q-H Hauteur Variations de la hauteur manométrique avec le débit Donnée fournie par le fabricant Débit

15 Caractéristique Puissance
Puissance absorbée Variations de la hauteur manométrique avec le débit Donnée fournie par le fabricant Débit

16 Caractéristique rendement
Variations du rendement avec le débit Donnée fournie par le fabricant Débit

17 Plage d’utilisation Puissance absorbée Hauteur manométrique Rdt maxi
optimale Rendement Débit

18 Influence de la vitesse de rotation (1)
Vitesse de rotation n quand n varie les caractéristiques évoluent. Q’/Q = n’/n H’m/Hm = (n’/n)² Exemple n’ = 2 n Q’/Q = n’/n = 2 H’m/Hm = (n’/n)² = 4 Hauteur Vitesse de rotation n’ H’m = 4Hm Hm Vitesse de rotation n Q Q’=2Q Débit

19 Influence de la vitesse de rotation (2)
Puissance absorbée Rendement P’absorbée/Pabsorbée=(n’/n)3 Rendement ne varie pas avec n Débit

20 Couplage des pompes Couplage en parallèle Couplage en série
Q Q2 Q1 Couplage en parallèle Hm1 = Hm2 = Hm Q = Q1+Q2 Couplage en série Hm = Hm1+Hm2 Q1 = Q2 = Q Hm1 Hm2 Hm

21 Couplage en parallèle de 2 pompes identiques
Hauteur Pompe équivalente Hm1 = Hm Pompe P1 Débit Q1 Q=2Q1

22 Couplage en parallèle de 2 pompes identiques
Hauteur Pompe équivalente Hm1 = Hm Pompe P1 Débit Q1 Q=2Q1

23 Conduite de refoulement
Dimensionnement économique Calcul approché avec une vitesse maximum Formule de Bresse Formule de KOCH et VIBERT Calcul économique de l ’installation Coût mini Diamètre économique Coûts

24 Formule de Vibert e = prix du kWh électrique f = prix du kg de fonte
n est la fraction journalière de pompage t = taux d’amortissement sur une durée d

25 Calcul de la hauteur manométrique minimale
Le diamètre de la conduite de refoulement ayant été choisi, on peut alors calculer les pertes de charge et en déduire : Hm0 = HB - HA + Jasp+ Jref Valeur minimale que doit prendre la hauteur manométrique de la pompe.

26 Catalogue constructeur
Le fabricant fournit les caractéristiques hydrauliques des pompes qu’il fabrique, souvent à raison d’une pompe par page de catalogue. Il rassemble aussi les caractéristiques de toute une gamme de production sur un même document

27 Exemple : Q = 30 l/s ; Hm0 = 25 m 25

28 Influence de la vitesse de rotation

29 Caractéristique de l’installation
Hauteur Courbe qui représente les variations de C = Hgéom+Jasp+Jref en fonction du débit Jtot Hgéom Débit

30 Point de fonctionnement
F, Point de fonctionnement Hm = Hgéom+Jasp+Jref Hauteur F Hmf Débit Qf Qf = débit dans l’installation

31 Aspiration La pression absolue à l’entrée de la pompe (Pe) doit être suffisante pour éviter la cavitation Pe > Pvapeur saturante hasp Jasp

32 Net Positive Succion Head
NPSH disponible = NPSH requis, caractéristique de la pompe, fonction du débit, fournie par le constructeur Condition à respecter pour éviter la cavitation : NPSH disponible > NPSH requis

33 Protection anti bélier
Volant d ’inertie Soupape de décharge Réservoir d ’air Cheminée d ’équilibre

34 Liens www.directindustry.com www.bonna.fr www.generale-des-eaux.fr
Documentation sur les pompes et autres produits industriels: Fabricant de composants en béton et béton armé