Présentation
Auteur(s)
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Jacques PAULON : Ancien Chef de groupe de Recherches à l’Office National d’Études et de Recherches Aérospatiales (ONERA), Division Turbomachines
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les éjecteurs, appelés également appareils à jet ou encore trompes, sont des appareils statiques destinés à aspirer, comprimer ou mélanger des gaz, des vapeurs, des liquides et parfois des solides grâce à la détente d’un fluide primaire moteur. Celui-ci peut être gazeux, en régime subsonique ou supersonique, ou liquide, en régime incompressible, et apporte l’énergie nécessaire à l’entraînement du fluide secondaire.
Ces appareils peuvent également assurer la vidange d’une cavité ou d’un volume et, dans certaines applications, concurrencer les pompes à vide mécaniques grâce à leurs capacités d’absorption qui peuvent atteindre 10 6 m3/ h d’air.
Par rapport aux pompes à vide, les éjecteurs ont le grand avantage d’être d’un prix de revient sensiblement inférieur à celui d’une pompe classique, de ne posséder aucune pièce en mouvement, donc d’être d’un entretien quasi nul, et de bien résister à la corrosion ou aux attaques de gaz agressifs comme de particules solides. Ils ne supplantent toutefois pas toujours les pompes à vide mécaniques en raison d’une plage de fonctionnement plus étroite et d’une consommation d’énergie élevée et, dans certaines applications, l’association éjecteurs-pompe à anneau liquide est à préconiser.
La variété des fluides primaire et secondaire a permis la réalisation d’une large gamme d’appareils adaptés à de nombreuses applications. Le tableau 1 qui résume ces différentes réalisations nous a servi de base pour la rédaction de cet article. Cette façon de voir, type catalogue, présente quelques risques de répétitions, mais permet, à tout utilisateur potentiel, compte tenu du problème qu’il a à résoudre et du fluide moteur dont il dispose éventuellement, de faire un choix.
Si l’utilisateur potentiel ne dispose pas de source d’énergie, l’éjecteur n’est plus seul en cause et de nombreux paramètres (durée de vie, entretien, investissement, etc.) sont à prendre en compte.
Compte tenu du grand nombre de combinaisons possibles entre les différents fluides, il n’était pas envisageable d’exposer les lois physiques fondamentales qui gouvernent le fonctionnement de tous ces appareils. Toutefois, afin de permettre à un ingénieur de se faire une idée approximative du dimensionnement et des caractéristiques de l’appareil dont il a besoin, nous traiterons les trois principales combinaisons :
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les éjecteurs à liquide à jet liquide ;
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les éjecteurs à gaz à jet de gaz ;
-
les éjecteurs à vapeur à jet de vapeur.
La première combinaison concerne les fluides incompressibles tandis que les deux autres se rapportent aux fluides compressibles.
Il faut signaler qu’il existe sur le marché plusieurs constructeurs, cités en référence, qui ont des catalogues plus ou moins détaillés d’appareils standards ou qui sont parfaitement aptes à étudier et réaliser tout projet particulier. En plus des méthodes théoriques de base, ils possèdent le savoir-faire et l’expérience indispensables à l’obtention des performances demandées.
L’auteur remercie les différents constructeurs cités pour la documentation abondante qu’ils ont bien voulu lui fournir et qui lui a largement servi à rédiger le présent article.
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Caractéristiques géométriques des éjecteurs4. Conclusion
Dans ce tour d’horizon, nous nous sommes limités à exposer les lois fondamentales régissant le fonctionnement des trois principaux types d’appareils 2 :
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éjecteurs liquide-liquide ;
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éjecteurs gaz-gaz ;
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éjecteurs vapeur-vapeur.
Pour les quinze combinaisons possibles, nous avons indiqué le champ d’application de chacune en y joignant dans la mesure du possible schémas et graphiques. Des références, accessibles en bibliothèque, ont été jointes auxquelles il faut en ajouter une dernière [10] qui ne comporte pas moins de 585 références d’articles.
Quel que soit le type d’éjecteur recherché, un certain nombre de données sont à fournir :
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en premier lieu, celles qui concernent le fluide aspiré : débit, pression d’aspiration, température et autres propriétés physiques (masse volumique, capacité thermique, viscosité, etc.) ;
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en second lieu, celles que l’on possède sur le fluide moteur : débit, pression, température et autres propriétés physiques, ainsi que la pression de refoulement.
En ce qui concerne les matériaux utilisés pour la réalisation des éjecteurs, la gamme est très vaste puisqu’elle comprend la fonte, le bronze, le laiton, l’acier inoxydable, le titane, l’Hastelloy, les plastiques (PVC-PP-PVDF-PTFE), la porcelaine, le graphite, etc.
Comme nous l’avons indiqué, les éjecteurs peuvent dans certains cas concurrencer les pompes classiques avec l’avantage :
-
d’être conçus sur mesure ;
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d’être d’un prix de revient sensiblement inférieur à celui d’une pompe classique ;
-
d’être d’un entretien quasi nul ;
mais avec le désavantage :
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d’une plage de...
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