Présentation
Auteur(s)
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Jean POULAIN : Ingénieur de l’École supérieure d’électricité - Ancien élève de l’institut Von Karman - Conseiller scientifique de l’Association française des constructeurs de pompes
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Lire l’articleINTRODUCTION
L ’article « Pompes rotodynamiques » fait l’objet de plusieurs articles :
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Pompes rotodynamiques- Présentation. Description Présentation et description
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[B 4 302] Fonctionnement
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Pompes rotodynamiques- Projet d’une pompe Projet d’une pompe
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Pompes rotodynamiques- Problèmes mécaniques particuliers Problèmes mécaniques particuliers
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Pompes rotodynamiques- Exploitation Exploitation
Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres. Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres articles.
L’écoulement à l’intérieur d’une turbomachine, est toujours d’une grande complexité. Il est instationnaire et tridimensionnel, c’est‐à‐dire qu’il dépend du temps et de trois variables d’espace. Sans une simplification préalable, il ne peut être ni analysé par des moyens de calcul simples, ni même décrit ou expliqué par les moyens ordinaires de la communication.
On est donc amené à représenter l’écoulement par des grandeurs fictives. En un point donné, la pression et les différentes composantes du vecteur vitesse que l’on considère sont des valeurs moyennées dans le temps. Sur une surface donnée, par exemple à la sortie d’une roue centrifuge, les pressions et les vitesses que l’on considère sont des valeurs moyennées sur l’ensemble de la surface.
On raisonne comme si l’écoulement était uniforme et ne dépendait que d’une seule variable d’espace. Dans le cas d’une pompe purement centrifuge, cette variable d’espace est le rayon.
On suppose aussi, dans la théorie simplifiée, que les surfaces d’écoulement sont axisymétriques, alors qu’elles sont en fait gauches entre deux aubes successives d’une roue ou d’un diffuseur.
De telles simplifications ont permis les développements rapides qu’ont connu les turbomachines depuis leur origine. Elles sont donc à la fois nécessaires, traditionnelles et justifiées par l’expérience, mais ne permettent plus toujours, aujourd’hui, d’expliquer ce que l’on constate sur une pompe, et nous aurons à nous en écarter plusieurs fois dans les paragraphes qui vont suivre.
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Fonctionnement en dehors du point nominal1. Fonctionnement et performances au point nominal
Par fonctionnement au point nominal, on entend le fonctionnement pour le débit, la hauteur, la vitesse de rotation et la pression d’aspiration prévus au calcul. Ces conditions correspondent aussi au point de meilleur rendement de la pompe.
1.1 Différentes pertes rencontrées dans les pompes
1.1.1.1 Pertes des paliers radiaux
Elles sont relativement faibles lorsqu’on utilise des roulements à billes ou à rouleaux et sont facilement calculables à partir des données du fabricant. Ces pertes peuvent prendre plus d’importance lorsque l’on utilise des paliers lubrifiés à l’huile.
L’abaque de la figure 1 permet une estimation de ces pertes. Il est établi pour un coussinet lisse caractérisé par :
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le rapport de sa longueur à son diamètre L / D = 1 ;
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une viscosité de l’huile à l’entrée de 26 · 10 –3 Pa · s (ou 26 cP) (ISO VG 46 à 50 oC) ;
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un jeu relatif j /D = 0,001 3 (j étant le jeu diamétral).
Pour d’autres conditions, on peut admettre que les pertes varient comme la viscosité, la largeur et l’inverse du jeu. On note que, pour un coussinet chargé modérément, les pertes sont pratiquement indépendantes de la charge.
HAUT DE PAGE1.1.1.2 Pertes des paliers axiaux
Elles sont faibles en valeur relative lorsque l’on utilise des roulements à billes, mais peuvent devenir plus importantes si une butée à patins, lubrifiée à l’huile, est utilisée pour équilibrer la poussée.
L’abaque de la figure 2 permet...
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