Cours3pompes Ventilateur 2006 Bis

Plan • •

Oganes constitutifs

•

2) Triangle des vitesses

•

3) Hauteur indiquée

•

4) Influence de β2

•

5) Coefficient de glissement

•

6) Régime d’adaptation

•

7) Caractéristique réelle

•

Cascade énergétique

•

8) Point de fonctionnement

•

9) Machine axiale

•

D. Bougeard mars 2006

1) Description

Caractéristique de fonctionnement

Energétique des machines

1

Introduction ♦ Schéma général volute tube de refoulement

tube d'aspiration aubages diffuseur

roue

aubages roue

roue

trajectoire du fluide

Trajectoire du fluide D. Bougeard mars 2006

Energétique des machines

2

Organes constitutifs (0 - 1) Conduite d’aspiration - Distributeur (1 -2) Roue

b2 β∗2

∗ β1

r2

b1

r1

volute

(2 - 3 - 4) Diffuseur et volute

diffuseur

b3 b2

v2 diffuseur ailetté

aube mobile

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Energétique des machines

3

Triangles des vitesses b2

Entrée de la roue

w 1

Qv v1 = 2πr1b1k1

β1∗ u1

b1

u1 = r1ω

α

v

Vd 2 w2 = sin(β 2 )

u 2 = r2 ω D. Bougeard mars 2006

w1

v1

Sortie de la roue

Qv w2 = 2πr2 b 2 sin β 2 k 2

v

2

u2

1

β

1 r1

1

u1 v2 α2

Vd2 w2

u2 w

2

Théorie élémentaire Guidage parfait

r

2

Energétique des machines

* = β2 β2

4

Hauteur indiquée hi = vd2

u 2vu2 g

Qv = 2πr2 b 2 k 2

vu2 = u 2 −

w2

v2

vd 2 α2

vd 2

vu 2

tan (β 2 )

u22 u2 hi = Qv − g 2 πr2 b 2 g tan(β 2 )k 2 hi

β2

β *2

u2 2

N 1 ⎛ 2 ⋅ π ⋅ N ⋅ r2 ⎞ hi = ⋅ ⎜ Qv ⎟ − g ⎝ b g k 60 60 tan ( ) ⋅ ⋅ β ⋅ ⎠ 2⋅ 2 2 Pi

β 2 >90° β =90° 2

2

u2 g

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β 2 augmentation de pression

vd3 v3

(

v3

D. Bougeard mars 2006

vu3

)

( p3 − p2 ) v22 − v32 p2 v22 p3 v32 + = + + ∆H 2 − 3 ⇒ = − ∆H 2 − 3 ρg ρg ρg 2g 2g 2g Energétique des machines

10

Caractéristique réelle ♦ les pertes de charge régulières et singulières le long des différents canaux de la machine

∆H pdc = AQ v 2

150

♦les pertes par choc ou déviations brusqueslocalisées à l’entrée du rotor et à l’entrée du diffuseur si celui-ci est muni d’aubages

(

∆H choc = B Q v − Q vadapt

)

hi somme des pertes hydrauliques

hn

120

90

η h

60

∆ Hpdc

30

∆ Hchoc

2

0 0

20

40

Qv adapt

60

80

100

Qv rendement hydraulique maximal D. Bougeard mars 2006

Energétique des machines

11

Caractéristique réelle

σ=v

v u2 ⇒ h iréel = σ ⋅ h ithéorique v u 2 idéal

σ ∼ 0,7− 0,85

Pompe centrifuge Aubages courbé vers l’arrière

β2

Coefficient d’encombrement

k ~ 0,9 - 1

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entre 15 et 40 °

Energétique des machines

12

Cascade énergétique hn

ha hi pertes par frottements de disque pertes organiques pertes mécaniques pertes volumétriques

pertes hydrauliques

η

hn ηh = hi

ηext = ηg =

1

Qv ηv = Qv + Q vf

ηv

ηh max ηg max

hn ha

Pn hn Qv = = η ext η v Pa h a (Q v + Q vf )

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Energétique des machines

Qv N

13

Qv

Point de fonctionnement B

p 4 − p0 v 4 − v0 + + z4 − z0 = h n 2g ρg 4

0

H

st

=

p B − pA ρg

v 2B − v 2A + + z B − z A + ∆H A −0 + ∆H 4− B 2g

A

hn

courbe de rendement global caractéristique de la pompe

point de fonctionnement partie statique

caractéristique du circuit

hauteur géométrique

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Energétique des machines

Qv

14

Machine axiale CONVERGENT ROUE REDRESSEUR

DISTRIBUTEUR MOYEU

DIFFUSEUR VIROLE

hi =

u (v 2 cos α 2 − v1 cos α1 ) = u∆v u g g

( v 22 − v12 ) + (w12 − w 22 ) hi = 2g

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Energétique des machines

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Machine axiale rm =

re + ri 2

u

ri

v w

re Vu = V cos α Rayon intérieur

Rayon extérieur

Vu i

Vu e R↑

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⇒

Energétique des machines

u↑

uv u = cte ⇒ v u ↓ 16

Caractéristique réelle couches limites

h hn

Zone inexploitable pompage

Q

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Energétique des machines

v

17

Décollement tournant

Cx =

T

1 2 ρv × S 2 P Cz = 1 2 ρv × S 2

v u

i1 i1 i2 i2 D. Bougeard mars 2006

Energétique des machines

18

Aéraulique Conduites Formes circulaires, oblongues, rectangulaires, carré Diamètre hydraulique Dh d’une conduite non circulaire = diamètre d’un conduit circulaire engendrant la même PDC pour une même vitesse Æ Dh=4S/P

Circuits ventilations D. Bougeard mars 2006

Vitesse d’air de 2 à 12 m/s Energétique des machines

19

Ventilateurs ∆Pt < 30000 Pa

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Energétique des machines

20

Ventilateur centrifuge

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Energétique des machines

21

Ventilateur axiaux ou helicoïde

diam.moyeu d → D. Bougeard D mars 2006 diam.hélice

R moyeu =

Energétique des machines

22

Ventilateur axiaux ou helicoïde

Puissance aéraulique environ 10kW Centrifuges •Aubes inclinées vers l’arrière 75%