TP La Cavitation Dans Les Pompes [PDF]

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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTER DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUER ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE HASSIBA BEN BOUALI – CHLEF – FACULTE SCIENCE ET TECHNOLOGIE

Compte rendu Tp :La cavitation dans les pompes

Réaliser par :

Tneighmich bevall Filiére : Hydraulique L3 2019/2020

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1- INTRODUCTION: La cavitation est un événement indésirable. Dans les pompes centrifuges, la cavitation provoque des dommages aux composants (érosion du matériau), des vibrations, du bruit et une perte de rendement. Génie thermique

Cavitation dans les pompes centrifuges : Les principaux endroits où la cavitation se produit sont dans les pompes, sur les roues ou les hélices . Dans les pompes centrifuges, la cavitation résulte d’une réduction de la pression d’aspiration , d’une augmentation de la température d’aspiration ou d’une augmentation du débit au-dessus de celle pour laquelle la pompe a été conçue. Il existe deux types de base de cavitation de pompe :

Cavitation d’aspiration : La cavitation par aspiration , ou également cavitation classique , se produit lorsqu’une pompe est dans des conditions de basse pression ou de vide poussé. Lorsque le liquide pompé entre dans l’œil d’une pompe centrifuge , la pression est considérablement réduite . Dans certains cas, la chute de pression est suffisamment importante pour faire clignoter le liquide en vapeur lorsque la pression locale tombe en dessous de la pression de saturation du fluide qui est pompé. Des bulles ou des cavités se formeront à l’œil de la roue et par la suite, les bulles de vapeur formées se déplaceront dans des régions de pression plus élevée alors qu’elles se déplacent vers la décharge de la pompe. Dans la région à pression plus élevée, des bulles de vapeur s’effondrent soudainement sur les parties extérieures de la roue. Cela peut endommager considérablement toutes les pièces mobiles d’une pompe centrifuge. Causes typiques de la cavitation d’aspiration:  La pompe tourne trop à droite sur la courbe de la pompe  Mauvaises conditions d’aspiration ( exigences NPSH )  Blocage dans le tuyau côté aspiration  Conception de tuyauterie inappropriée  Filtres ou crépines bouchés Pour éviter ce type de cavitation, la tête d’aspiration positive nette disponible (NPSHa) dans le système doit être supérieure au NPSH requis de la pompe. Ce problème est typique de la cavitation par aspiration et, par conséquent, ce type de cavitation est également appelé cavitation NPSHa inadéquate 

Travail préliminaire A. Etablir la formule de la puissance d’entrée de la pompe (puissance absorbée en w) en tenant compte des caractéristiques techniques de l’installation (voir notice). Pa  w1  C    F  dist  w1  F  N 

0,179  2 60

2  N 60

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FN

Donc Pa ( w)  53,35

B. Etablir la formule de la puissance hydraulique de la pompe (en W). Ph  w2  qm  W12 P

et qm    qv

Or W12   On a donc :

P

w2    qv  w2  qv  10



3

 P  10 5

w2  qv  P  10 2

Où : qv est en L.s-1 et ΔP est en bar. C. Etablir la formule du rendement de la pompe. 

w1 w2

D. Rechercher dans la notice la formule donnant le débit de l’installation. Calculer qv (en L.s-1) en fonction de h. V  qv  0,108  K D 

h

qv  0,108  C1  C 2  C 3 

h

qv  0,108  0,99  0,916  0,98  qv  0,096 

h

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h

E. Qu’est-ce qu’un venturi ? (faire un schéma) Retrouver dans le cas général la formule donnant le débit en fonction de la différence de pression. a) Schéma du venturi

Point 1 :

ρ1 V1 S1

Point 2 :

ρ2 V2 S2

b) Formule générale Entre 1 – 2 S1.V1 = S2.V2 Donc : V1  qv  f (

S 2 .V2 S1 .V1 et V2  S1 S2

S1 , p1  p 2 ) S2

F. Expliquez le phénomène de la cavitation d’une pompe et ses conséquences (recherche bibliographique) On a affaire en réalité à une masse fluide qu’on ne peut confondre avec un filet. Les lignes de caut peut se décoller de la paroi si le divergent est trop ouvert (la répartition des vitesse n’est plus uniforme dès que l’angle alpha n’est pas très petit). Dans la pratique, l’angle total du divergent ne doit pas dépasser 7°. Le convergent par contre peut avoir un angle très grand, sans aucun inconvénient. Le phénomène de la cavitation est en général nuisible et on cherche la plupart du temps à l’éviter les bulles de vapeur ont en effet une action physico-chimique intense (corrosion) et leur disparition, dans les régions de l’écoulement où la pression augmente de nouveau, entraîne des actions mécanique très forte (vibration, chocs, bruit, …). C’est ainsi qu’on a mesuré au cours de ce phénomène, des augmentations brusques de pression locale de l’ordre de 3 000 bars.

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II. Expérimentation A. Relevé à 2000 tr/min. P1 (Bar)

P2 (Bar)

|P1-P2|

F (N)

N (tr/min )

- 0,06 - 0,10 - 0,16 - 0,18 - 0,22 - 0,28 - 0,32 - 0,34 - 0,38 - 0,40 - 0,38

0,150 0,150 0,150 0,125 0,100 0,100 0,075 0,050 0,050 0,025 0,000

0,210 0,250 0,310 0,305 0,320 0,380 0,395 0,390 0,430 0,425 0,380

3,25 3,00 3,00 2,75 2,75 2,50 2,50 2,25 2,00 1,75 1,50

2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000

N (tr/min ) 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000

Venturi h V (mm Hg) (L/sec ) 195 2,23 180 2,14 165 2,06 150 1,96 135 1,86 120 1,75 105 1,64 90 1,52 75 1,39 60 1,24 45 1,07

W1 (watt)

W2 (watt)

η

121,84 112,46 112,46 103,09 103,09 93,72 93,72 84,35 74,98 65,60 56,23

46,83 53,50 63,71 59,77 59,49 66,60 64,76 59,20 59,58 52,67 40,79

2,60 2,10 1,77 1,72 1,73 1,41 1,45 1,42 1,26 1,25 1,38

W1 (watt)

W2 (watt)

η

393,62 379,56 369,50 351,40 337,40 323,33 309,3 294,00 281,2 239,00 211,00

162,24 185,40 174,46 202,50 202,80 206,40 187,58 178,65 162,54 139,44 118,69

2,43 2,05 2,12 1,73 1,66 1,56 1,65 1,64 1,73 1,71 1,77

B. Relevé à 3000 tr/min P1 (Bar)

P2 (Bar)

|P1-P2|

F (N)

- 0,22 - 0,32 - 0,36 - 0,50 - 0,58 - 0,66 - 0,68 - 0,73 - 0,76 - 0,76 -0,78

0,300 0,300 0,250 0,250 0,200 0,200 0,150 0,125 0,100 0,075 0,050

0,520 0,620 0,610 0,750 0,780 0,860 0,830 0,855 0,860 0,835 0,830

7,00 6,75 6,50 6,25 6,00 5,75 5,50 5,25 5,00 4,25 3,75

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Venturi h V (mm Hg) (L/sec ) 380 3,12 350 2,99 320 2,86 290 2,70 260 2,60 230 2,40 200 2,26 170 2,09 140 1,89 110 1,67 80 1,43

C. Courbes des résultats.

140

2,5

120 100

2

80

1,5

60

1

40

0,5

Puissance (watt)

rendement - /\P (Pa)

Courbe à 2000 tr/mins 3

20

0

0 2,23 2,14 2,06

1,96 1,86 1,75 1,64 1,52

1,39 1,24 1,07

Qv (L / s) Rendement

Pression Total DeltaP

W2

W1

450

3

400 350

2,5

300

2

250

1,5

200 150

1

100

0,5

Puissance (watt)

rendement - /\P (Pa)

Courbe à 3000 tr/mins 3,5

50

0

0 3,12 2,99 2,86

2,7

2,6

2,4

2,26 2,09

1,89 1,67 1,43

Qv (L / s) Rendement

Pression Total DeltaP

W2

W1

CONCLUSION : Il est donc nécessaire, au moment de la conception de l’installation, de tenir compte de ce phénomène et des conséquences qu’il peut avoir sur les différents équipements

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