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OFPPT/DRIF 1
OFPPT
ROYAUME DU MAROC
MODULE N°:24 POMPE CENTRIFUGE
SECTEUR : GENIE THERMIQUE ET
CLIMATIQUE
SPECIALITE : FROID INDUSTRIEL
NIVEAU : TECHNECIEN
MAI 2003
Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail
DIRECTION RECHERCHE ET INGENIERIE DE FORMATION
RESUME THEORIQUE
&
GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES
OFPPT/DRIF 2
REMERCIEMENTS
La DRIF remercie les personnes qui ont participé ou permis l’élaboration de ce
Module de formation.
Pour la supervision :
M. Rachid GHRAIRI : Chef de projet Froid et Génie Thermique
M. Mohamed BOUJNANE : Coordonnateur du CFF/ Froid et Génie Thermique
Pour l'élaboration
ASSOUALI Ayachi C.Q.P Tétouan N.O II
Pour la validation
Mr. Ahmed BOUAFIA : Formateur à l’ISGTF
Mr. El Hachemi SAFIH: Formateur à l’ISGTF
Mr. Abdelilah FATENE : Formateur à l’ISGTF
Mr Khalil OUADGHIRI: Formateur à l’ISGTF
LES UTILISATEURS DE CE DOCUMENT SONT
INVITES A COMMUNIQUER A LA DRIF TOUTES
LES REMARQUES ET SUGGESTIONS AFIN DE LES
PRENDRE EN CONSIDERATION POUR
L’ENRICHISSEMENT ET L’AMELIORATION DE CE
PROGRAMME.
MR. SAID SLAOUI
DRIF
OFPPT/DRIF 3
SOMMAIRE
Page
Présentation du module 9
Résumé de théorie 10
I. Pompe centrifuge 11
I.1. localisation d’une pompe. 11
I.2 composants d’une pompe. 14
I.3. calcul de la pression statique… 17
II. Appareil utilisant la force centrifuge 23
II.1 description et caractéristique de la roue 24
II.2. description et caractéristique du corps de la pompe 25
II.3 principe de fonctionnement des pompes centrifuges 27
II.4 différents types de pompes centrifuges 31
III. Modification du débit d’une pompe centrifuge 32
III. 1 exemple de courbes caractéristiques d’une pompe 33
III. 2 puissance et rendement 34
Guide de travaux pratique 36
I. TP1 Identification de la pompe centrifuge 37
I.1. localiser la pompe…
I.2. Relevé les caractéristiques de la pompe
II. TP2 Identification des composants 38
II.1. Débrancher le circuit électrique
II.2. Fermer les vannes d’isolement de la pompe
II.3. Démonter une pompe centrifuge
III. TP3 Mesurer la pression totale à l’aide de tube de venturi 39
III-1 Différencier les pompes
III-2 Modifier le débit de la pompe
III-3 Tracer la courbe représentant la relation pression/débit
Evaluation de fin de module 41
Liste bibliographique 42
Annexes
OFPPT/DRIF 4
MODULE : 25 POMPES CENTRIFUGES
Durée :30 H
40 % : théorique
60 % : pratique
OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAU
DE COMPORTEMENT
COMPORTEMENT ATTENDU
Pour démontrer sa compétence, le stagiaire doit décrire le fonctionnement des
pompes centrifuges, selon les conditions, les critères et les précisions qui suivent
CONDITIONS D’EVALUATION
• A partir de mise en situation.
• Travail théorique effectué à partir des consignes.
• Description théorique du principe de fonctionnement des pompes
centrifuges.
CRITERES GENERAUX DE PERFORMANCE
• Description pertinente du principe de fonctionnement des pompes
centrifuges.
• Description pertinente des caractéristiques de construction et de
fonctionnement des pompes centrifuges.
• Maîtrise des techniques de vérification des pompes centrifuges
• Utilisation de la terminologie
OFPPT/DRIF 5
OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAU
DE COMPORTEMENT
PRECISIONS SUR LE
COMPORTEMENT ATTENDU
CRITERES PARTICULIERS DE
PERFORMANCE
A. .Décrire le principe de
fonctionnement des pompes
centrifuges
• Reconnaissance exacte des composants
de base d’une pompe centrifuge.
• Justesse de la définition des concepts
utilisés à :
-l’effet centrifuge
-la pression dynamique.
B. Distinguer les types des pompes
centrifuges
• Justesse de la connaissance des pompes
centrifuges
• Adéquation de la descriptions
caractéristiques de construction et de
fonctionnement des pompes centrifuges
• Description juste des avantages et
inconvénients relatifs aux pompes
centrifuges
•
C. Vérifier le rendement d’une pompe
centrifuge
• Justesse de la connaissance des
paramètres (variables) physiques à
considérer
• Maîtrise de la technique de vérification
- Point de vérification
- Nature des vérifications
- Lecture des données
• Interprétation correcte du diagramme de
rendement
D. Décrire les principaux modes de
raccordement des pompes
centrifuges
• Description des modes suivants
- à brides
- à raccordement fileté
• Démonstration pratique
OFPPT/DRIF 6
CHAMPS D’ APPLLICATION DE LA COMPETENCE
• Domaines du froid industriel ; installation de l’eau et installation d’agent
intermédiaire.
• S’applique aux principaux types de pompes centrifuges : mono cellulaire et
multi -cellulaires ; pompes centrifuges submersibles.
OFPPT/DRIF 7
OBJECTIFS OPERATIONNELS DE SECOND NIVEAU
LE STAGIAIRE DOIT MAITRISER LES SAVOIRS, SAVOIR-FAIRE, SAVOIR-PERCEVOIR OU
SAVOIR-ETRE JUGES PREALABLES AUX APPRENTISSAGES DIRECTEMENT REQUIS POUR
L’ATTEINTE DE L’OBJECTIF DE PREMIER NIVEAU, TELS QUE :
Avant d’apprendre à décrire le principe de fonctionnement des pompes
centrifuges, (A) le stagiaire doit :
1. Localiser la pompe centrifuge d’une installation simple ( système
frigorifique ).
2. Décrire les composants d’une pompe centrifuge en coupe ou d’une
pompe centrifuge démontée.
3. Calculer la pression statique produite par une colonne d’eau
(Ps = ρgh).
4. Calculer la pression statique produite par le déplacement d‘eau dans
une conduite (Pv = V2
/2g ).
5. mesures la pression totale à l’aide d’un Venturi et d’un manomètre en
U((P1 = Ps + Pv ).
6. Déduire la pression de vitesse en mesurant la pression totale et en
calculant la pression statique.
7. distinguer les appareils simples dont le fonctionnement est basé sur
l’utilisation de la force centrifuge.
8. Déduire les caractéristiques de la roue d’une pompe centrifuge simple.
9. Préciser la fonction de la roue d’une pompe centrifuge simple.
10.Déduire les caractéristiques du corps d’une pompe centrifuge simple.
11.Déduire les composants d’une pompe centrifuge simple.
Avant d’apprendre à distinguer les types des pompes centrifuges (B), le
stagiaire doit :
12.distinguer les caractéristiques des pompes centrifuges à écoulement
radial
13.. distinguer les caractéristiques des pompes centrifuges à écoulement
axial
14.distinguer les caractéristiques des pompes centrifuges à écoulement
axial-radial
OFPPT/DRIF 8
Avant d’apprendre à vérifier le rendement d’une pompe centrifuge (C) et
décrire les principaux modes de raccordement des pompes centrifuges
(D), le stagiaire doit :
15..modifier le débit d’une pompe dont la vitesse est constante en créant à
sa sortie une restriction variable à l’aide d’une vanne
16..déterminer le débit d’un liquide circulant dans une installation simple à
l’aide d’un manomètre en U, d’un Venturi et de son abaque
pression/débit.
17.établir la relation qui existe entre le débit de liquide véhiculé par une
pompe et la pression de ce liquide.
18.définir puissance et rendement.
19.déterminer les variables qui influencent les conditions de
fonctionnement d’une pompe centrifuge.
20.calculer les charges nettes absolues, disponibles et requises.
OFPPT/DRIF 9
PRESENTATION DU MODULE
Le module intitulé pompes centrifuges s’inscrit parmi les modules qualifiants au
programme de la formation du Technicien en Froid Industriel.
Il comporte une partie théorique et une partie pratique permettant aux formateurs de
réaliser les apprentissages nécessaires à l’atteinte des objectifs visés.
La durée du module est prévu comme suite
Le volume horaire de la théorie est de 18h et celui de la pratique est de 30 heures
OFPPT/DRIF 10
Module : RESUME THEORIQUE
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPT/DRIF 9
P o m p e c e n t r i f u g e
Physiquement parlant, une pompe est une machine qui a pour rôle de déplacer un
fluide d’un point à un autre en lui communiquant une augmentation de pression au
de son passage à travers le corps de pompe.
I – Localisation d’une pompe centrifuge
Localisation d’une pompe centrifuge d’une installation simple (système frigorifique),
on prend comme exemple un installation de climatisation.
Dans un système de climatisation centralisé avec serpentin de chauffage à eau
chaude et serpentin de refroidissement à eau glacée, la circulation de l’eau est
assurée par des pompes centrifuges.
Dans certains systèmes de grande capacité, le transport de l’eau de refroidissement
des condenseurs à tour d’eau nécessitera l’emploi de type de pompe. (fig1))
OFPPT/DRIF 10
Réseau d’eau chaude
A- Bouilloire
B- Contrôle
C- Alimentation d’eau chaude
D- Aérotherme
E- Convecteur
F- Serpentin d’eau chaude
G- Retour d’eau chaude
H- Réservoir de pression
I- Vanne à main sur l’arrivée
J- Pompe centrifuge
(Fig.1) tour d’eau avec bac de récupération intérieur
OFPPT/DRIF 11
K- A-Ligne d’aspiration
L- B-ligne de liquide
M- C-Ligne d’eau glacée
N- D-Ventilateur de la tour
O- E-Tour de l’eau
P- F-ligne d’eau du condenseur
Q- G-Pompe centrifuge
R- H-Pompe centrifuge
S- I-Bac de récupération
T- J-Refroidisseur de liquide
U- K-Serpentin d’eau glacée
V- L-Air d’alimentation
W- M-Air de retour
X- N-Air neuf
OFPPT/DRIF 12
I-2 Composant d’une pompe centrifuge.
La pompe centrifuge est composé d’éléments suivants
• Raccord de refoulement élément qui assure le raccordement de la pompe à la
tuyauterie de refoulement.
• Raccord d’aspiration : élément qui sert à raccorder la pompe à la tuyauterie
d’aspiration.
• Corps de la pompe.
• Roue.
• Chambre intermédiaire.
• Arbre.
• Chemise
• Garniture d’étanchéité.
• Arbre
• Bague d’étanchéité supérieure.
• Bague d’étanchéité inférieure.
• Toc d’entraînement supérieur
• Toc d’entraînement inférieure.
• Bague O.
• Ressert.
fig. ( 2 et 3)
OFPPT/DRIF 13
Fig.2
Fig.3
OFPPT/DRIF 14
I- 3 Calcul de la pression statique
L’hydrostatique :
L’’hydrostatique est la partie de la physique qui traite des liquides en mouvement.
Dans un filet fluide constitué par un liquide parfait s’écoulant régime permanent, la
somme de la hauteur de position d’un point du filet, de la hauteur piézométrique et
la vitesse en ce point, est constante tout le long du filet
Débit
- Quantité de fluide qui s’écoule par unité de temps, à travers une section droite,
perpendiculaire à la canalisation.
- La mesure du débit peut se faire par rapport :
OFPPT/DRIF 15
a. ) au volume - Nom : DEBIT VOLUMIQUE
Unité : m3/s
b. ) à la masse - Nom : DEBIT MASSIQUE
Unité : Kg/s
DEBIT VOLUMQUE
Dépend :
o de la vitesse moyenne du fluide
o de la section de la canalisation
Équation aux unités :
m2 . m = m3
s s
DEBIT MASSIQUE DEPENT :
• de la vitesse moyenne du fluide
• de la section de la canalisation
• de la masse volumique du fluide
qv = SV
q v = d é b i t v o l u m i q u e e n m 3
/ s
S = s e c t i o n d e l a t u y a u t e r i e e n m 2
V = v i t e s s e d u f l u i d e e n m / s
OFPPT/DRIF 16
I. CONSERVATION DE LA MASSE
Démonstration
En un point d’une canalisation hydraulique, toute la masse de fluide en mouvement
est intégralement retrouvée à un autre point de cette canalisation.
Equation de continuité
Au point 1 : qm = ρ1 S1V1
Au point 2 : qm = ρ2 S2V2
Mesure de la pression
Ce sont les plus courantes et les plus simples à réaliser. Elles peuvent être
exécutées à l’aide de tous les manomètres classiques, métalliques, à mercure. Les
piquages des appareils étant toujours perpendiculaire au sens d’écoulement
La pression en un point quelconque est égale au poids d’une colonne cylindrique
vertical de ce liquide ayant pour base l’unité de surface et pour hauteur la distance
du point à la surface libre du liquide
∆P = ρg ( h2 – h1 )
qm = débit massique en Kg/s
ρ = masse volumique
S = en m 2
V = en m/s
qm = ρ SV
qm = ρ1 S1V1= ρ2 S2V2
OFPPT/DRIF 17
Figure 4
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
20
h =PSt1 – PSt2
Calcul de la pression dynamique produite par le déplacement de l’eau.
Pv = V2
2g
Pv : charge de vitesse en pieds (pi)
V : vitesse en pieds par secondes (pi/s)
g : accélération de la pesanteurs (g/32,2 pi/s2).
Dans ce calcul, il faut séparer la hauteur d’aspiration de hauteur de refoulement,
c’est à dire que Pv se calcul dans le premier temps pour la hauteur d’aspiration en
tenant compte que la vitesse dans cette tuyauterie et généralement comprise entre 2 et
4 pi/s.
Elle se calcul par la formule suivante :
La vitesse dans la tuyauterie de refoulement et comprise entre 5 et 10 pi/s et fait
l’objet d’un deuxième calcul.
avec :
Il important d’additionner la hauteur d’aspiration avec la hauteur de refoulement
et de trouver Pv. Ces deux calculs se font séparément.
Vitesse recommandes dans les tuyauteries :
Application Vitesse
Refoulement de la pompe 2,4 à 3,6m/s
Aspiration de la pompe 1,2 à 2,1m/s
Eau de ville 1,2 à 2,1m/s
Service général 1,5 à 3,0m/s
Application du théorème de Bernoulli
Application du théorème de Bernoulli entre la section 1 d’air A1, et la section
réduite ou rétrécie 2 d’air A2.
Si le tube est horizontal, c’est à dire :
H1 = h2 = h ; le théorème de Bernoulli donne :
H1 + P1 + V2 = h2 + P2 + V22
2g ρ 2g
d’où P1 = P2 = ρ( V12 – V22 )
Or V1 x A1 = V2 x A2
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 21
P1 - P2 = ρV2 [ A12 - 1]
2g A22
avec :
h : hauteur de fluide en m[
P : Pression statique kg/m2
E : masse volumique
V : vitesse de fluide m/s
g : accélération
Tube du Venturi
Le tube de veuteri est normalement utilisé comme moyen de mesurer directement le
débit.
En effet, en déterminant la différence de pression P1 –P2 et en reportant sa valeur
dans la relation précédente résolue par rapport a V1 on a :
V1 = 2g - P1 - P2 1/2
ρ A12 – 1
A22
Et le débit sera donc est égale à : q = A1 - V1
Dans le cas général on peut dire qu’un liquide en mouvement possède une énergie qui
est la somme de trois énergies : potentiel, cinétique et de pression.
ρgh1 + 1/2V21+P1 = ρgh2 + 1/2V22 +P2
Enoncé : soit la conduite d ‘eau suivante
A2 A1
A1 = 1000 cm2
A2 = 100 cm2
P2 = 1,5 Pa
P1 = 2,5 Pa
Déterminer le débit horaire d’eau traversant la section A1.
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 22
Réponse :
1/2
U1 = 2g / ρg P1-P2 / (A1/A2)
U1= 0,0045 m/s
Le débit horaire traversant la section A1 :
qv =V1XA1
fluide qui circule dans la tuyauterie au système de pompage.
qv =1,62 m/h
II- Appareils utilisant « Force centrifuge »
Quand on fait tourner une pierre au bout d’une corde, on exerce une force dirigée
vers soi, cette force dirigée vers le centre imaginaire, s’appelle force centripète.
Si la corde se rompt ou si vous lâchez la corde, la pierre poursuivra sa trajectoire en
ligne droite par rapport au cercle à cause de son inertie.
Comme on exercice une force centrifuge pou maintenir la pierre en mouvement, on a
l’expression qu’une autre force tiré la pierre en sens contraire et c’est pour cela qu’on
exerce une force vers soi sur la corde. Mais ce n’est pas le cas : cette prétendue force
que certains appellent « force centrifuge » est plus tôt due à l’inertie de la pierre.
Dans les compresseurs centrifuges, l’augmentation de la pression du gaz ne repose
plus. Comme cela était le cas pour les compresseurs rencontrés jusqu’au – là , sur un
phénomène statique, mais résulte d’un processus d’écoulement continu dans une roue
menu d’aube qui assure la tram mission du travail mécanique qui lui est fourni aux
vapeurs de fluide frigorigène aspiré.
L ‘augmentation d’énergie dans la roue provient de l’augmentation de son moment
cinétique et en résulte simultanément une élévation de la vitesse absolue. C’est une
augmentation de la pression que l’on cherche. C’est pour cela que l’énergie acquise
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 23
par le fluide est transformé en pression dans un diffuseur monté en aval de la roue et
diffuseur formant à eux deux de compression.
Les turbo-compresseurs sont caractérisés par la direction principale de l’écoulement,
qui peut être axial , ou radial. Dans le premier cas les compresseurs axiaux
l’écoulement du fluide dans la roue se fait parallèlement aux rotors, alors que dans le
second cas ( compresseurs centrifuges ), il se fait dans une direction perpendiculaire
à ces rotors.
II- 1 Description et caractéristique de la roue :
La roue est appelée aussi impulseur. Il existe trois sortes d’impulseurs (fig.5 )
- fermé
- ouvert
- semi-ouvert
-
Les impulseurs se sont des appareils qui sont installés dans le corps de la pompe.
Le choix de l’impulseur dépend :
- de la constitution du liquide pompé
- de la hauteur totale de l’installation
- de la quantité à pompée
- de débit de la pompe
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 24
II-2 Description et caractéristique du corps de la pompe
Dans les pompes centrifuges utilisées en climatisation, peuvent avoir le corps de la
pompe de deux différents types :
- un corps à volute
- un corps à ailettes de diffusion
Corps à volute.( fig.6 )
Ce type de corps comporte un canal où le fluide circule et dont la section du canal
augmente progressivement ; à mesure que le liquide se déplace, il fait face à un
espace grandissant qui aboutit à une tubulaire conique de refoulement.
La vitesse du liquide diminue, et ce dernier se transforme en pression
(Fig.5 )Différents types d’ impulseurs
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 25
Dans ce type de pompes centrifuges , l’entrée de l’eau se fait par le centre du corps
de la pompe qui guide le liquide jusqu'à l’entrée de la roue. Par sa forme , le corps de
la pompe guide ensuite le liquide vers la sortie ( refoulement )
Pompe à volute
Fig.6
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 26
II-3 Principe de fonctionnement des pompes centrifuges
Les pompes centrifuges monocellulaires ; (Fig.7 )
Ce sont des organes mécaniques chargées de mettre en mouvement un liquide
dans une canalisation afin de permettre son transfert d’un récipient vers un autre ou
vers une machine quelconque .
Constitution et fonctionnement.
Un pompe centrifuge est constituée :
- D’un tubulaire d’aspiration.
- D’un tubulaire de refoulement
- du corps de pompe, généralement en fonte.
- D’un arbre de pompe, comportant des paliers.
- D’ un impulseur ( roulet ) fixé sur l’arbre de pompe et tournant dans le
corps.
- D’une boite de refoulement ou boite de paliers, contenant des paliers.
- D’un dispositif d’étanchéité, appelé presse-étoupe ou presse garniture
, charger d’étancher le passage de l’arbre au travers du corps du
pompe.
- D’un dispositif d’entraînement
! moteur électrique.
! Turbine à vapeur.
L’impulseur, en tournant, imprime au liquide un mouvement circulaire qui a tendance à
envoyer vers l’orifice de refoulement.
Dans le corps de pompe ( en forme de volute ) la vite se transforme en pression.
Le liquide quittant le corps de pompe provoque l’aspiration du liquide se trouvant dans
la tuyauterie d’aspiration et sa pénétration à son tour ,dans le corps du pompe où il va
être mis en mouvement etc.
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 27
Figure 7
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 28
La pompe centrifuge multicellulaires ; ( fg.8 ; 9 )
Les pompes centrifuges multicellulaires sont des pompes à plusieurs étages ou
cellules de pompage, réunies entre eux par des tirants. Le nombre de cellules de
pompage détermine la pression de refoulement finale. Plus qu’il y aura d’étage, plus la
pression de refoulement sera importante
Constitution et fonctionnement.
Une pompe multicellulaire est composée :
- D’un tubulaire d’aspiration.
- D’un tubulaire de refoulement
- du corps de pompe, généralement en fonte.
- D’un arbre de pompe, comportant des paliers.
- D’ un impulseur ( autant d’étage ).
- D’étages intermédiaires.
- D’une boite de refoulement ou boite de paliers, contenant des paliers.
- D’un dispositif d’étanchéité, appelé presse-étoupe ou presse garniture
charger d’étancher le passage de l’arbre au travers du corps du
pompe.
- D’un dispositif d’entraînement
! moteur électrique.
! Turbine à vapeur.
La première étage se compose comme dans d’une pompe monocellulaire , refoule
dans la deuxième étage , qui lui refoule dans la troisième étage, à chaque fois, il y a
augmentation de pression ; et ainsi de suite jusqu'au dernier étage et au refoulement.
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 29
Fig.( 8 ; 9 )
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 30
II-4 Différente types de pompes centrifuges :
1- A écoulement radial :
- à volute
- à turbine régénératrice.
- à turbine verticale.
2 - A écoulement axial
Caractéristiques des pompes centrifuges.
A écoulement axial
Parmi les caractéristiques des pompes centrifuges à écoulement axial :
• le débit du fluide pompé est parallèle à l’axe de rotation.
• Le débit est élevé
• Hauteur de pompage est faible.
A écoulement radial :
A volute
• Ces pompes sont menues d’une roue qui déverse le liquide dans le corps de la
spirale ou volute.
• Aspirent des fluides corrosifs ou des fluides qui contiennent des particules
solides, abrasifs.
• Rendement de ces pompe est faible.
• Débit est faible.
• Hauteur de pompage est faible.
Régénératrice :
La turbine régénératrice est une version spéciale de la pompe centrifuge à volute. La
turbine d’un type peu connu, est constituée d’une roue dont le bort extérieur du corps
de la pompe par la force centrifuge .Il frappe le corps et il est retourné contre la roue
entre les palettes suivantes. Même elles peuvent fournir une grande hauteur de
pression.
Verticale :
La turbine verticale est spécifiquement employée pour pomper l’eau des puits ; elle est
appelée pompe «de font»ou « pompe de puits ». Son mécanisme de pompage est
constitué de plusieurs roues qui fonctionne en série sur un même arbre. Pour assurer
une plus grande hauteur de pompage, on peut augmenter le nombre de roues.
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 31
III-Modification du débit d’une pompe centrifuge
On peut modifier le débit d’une pompe avec des vannes à soupape ou avec des
vannes motorisées.
La grandeur de l’ouverture de la vanne est en relation directement avec le nombre de
tour du volant, ce qui permet un réglage de débit très précis .De cette façon, on peut
jauger le débit du liquide par le nombre de tours du volant
On peut varier le débit par variation de la vitesse de rotation du moteur électrique.
Détermination de débit d’un liquide
Détermination de débit d’un liquide circulant dans une installation simple à l’aide un
manomètre en U, d’un venturi ,et de son abaque pression / débit.
Le tube de venturi est normalement utilisé comme moyen de mesure indirecte du débit
. En effet, en déterminant la différence de pression P1 –P2 et en reportant sa valeur
dans la relation précédente
Xi ht est la hauteur manométrique de la pompe ∆P est donner par la formule :
∆P = ρg x ht
la pression fournie par la pompe est la pression totale définie
par :
P2 – P1 + ρ(V22 –V12)
2
où P2 ; P1 sont les pressions statiques au refoulement et à l’aspiration ; et V2 ; V1 les
vitesses en m/s au refoulement et à l’aspiration
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 32
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 33
III-2 Puissance et rendement.
La puissance absorbée théorique pour assurer le débit qv m3/s ou m3/h sous la
hauteur manométrique réelle ht, sera proportionnelle à ces deux grandeurs, et
conjointement au poids volumique du liquide déplacé par la pompe.
PTh =w x qv x ht
Avec:
W : le poids volumique en N/m.
Qv : débit volumique en m3/s.
ht : la hauteur total en m.
PTh : la puissance en watts.
Rendement effectif.
Le rendement effectif d’une pompe ou rendement global dépend de trois rendements
primaires qui sont :
- Rendement hydraulique ηh
- Rendement volumétrique ηv.
- Rendement mécaniqueηm
Valeur du rendement effectif.
Les rendements définis ci-dessus ont les valeurs moyennes de :
ηh : 0.80 ; ηv : 0.95 ; ηm :0.95
la valeur du rendement effectif sera en moyenne de :
ηeff = ηh x ηv x ηm
Puissance réelle absorbée en KW
(w x qv x ht)
Pr = -------------
ηeff x 103
Le rendement global η est donné aussi par la formule :
η = q∆Pt
Pel
W x qv x ht
Pr =-----------------------
ηe f f x 103
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 34
Pel : puissance électrique
La Variation de la vitesse influence les conditions de fonctionnement d’une
pompe centrifuge
Raccordement de la pompe centrifuge
La pompe centrifuge se raccorde à la tuyauterie d’aspiration et de refoulement de deux
façons :
1. par boulonnage.
2. par soudage
la première est très commande ( intervention rapide en cas de dépannage )
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 35
Module : GUIDE DES TRAVAUX PRATIQUES
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 36
1.TP 1 : intitulé du TP
Identification de la pompe centrifuge
1.1 Objectif(s) visé(s) :
- identifier la pompe centrifuge
I.2. Durée du TP:
3heures
I.3. Matériel (Équipement et matière d’œuvre) par équipe :
a) Equipement :
- Installation de climatisation centralisée
I.4. Description du TP :
Le formateur mis à la disposition des stagiaires une installation équipée d’une
pompe centrifuge pour localisation
I.5. Déroulement du TP
Le stagiaire doit :
Faire une analyse de l’installation
Identifier les organes responsables de la circulation du fluide frigorigène et de l’eau.
Localiser la ou les pompes centrifuges
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 37
I. TP 2 : intitulé du TP :
Identification des composants d’une pompe centrifuge
II.1. Objectif(s) visé(s) :
connaître les différents composants de la pompe centrifuge
II.2. Durée du TP:
6 heures…
II.3. Matériel (Équipement et matière d’œuvre) par équipe :
a) Equipement :
- Pompe centrifuge
II.4. Description du TP :
Démonter une pompe centrifuge en pièces détachée
II.5. Déroulement du TP
Chaque stagiaire doit démonter la pompe en pièces et donner le rôle de chaque
composant.
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 38
TP 3 : intitulé du TP :
Mesure de la pression totale à l’aide de tube du venturi
III.1. Objectif(s) visé(s) :
- justesse de la connaissance des paramètres
- maîtrise de la technique de vérification
- interprétation correcte du diagramme
-
III.2. Durée du TP:
6 heures
III.3. Matériel (Équipement et matière d’œuvre) par équipe :
a) Equipement :
- Installation frigorifique
III.4. Description du TP :
- Tracer la courbe ou le diagramme de fonctionnement de la pompe.
- Vérifier le rendement de la pompe
III.5. Déroulement du TP
Le stagiaire doit vérifier le rendement de la pompe
Doit tracer la courbe ou le diagramme de fonctionnement de la pompe et
interpréter le diagramme.
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 39
TP 4 : intitulé du TP :
Raccorder la pompe à la tuyauterie d’aspiration et de refoulement
.
4.1. Objectif(s) visé(s) :
- justesse de la connaissance des paramètres
- maîtrise de la technique de vérification
- interprétation correcte du diagramme
-
III.2. Durée du TP:
6 heures
III.3. Matériel (Équipement et matière d’œuvre) par équipe :
b) Equipement :
- Installation frigorifique
III.4. Description du TP :
- Tracer la courbe ou le diagramme de fonctionnement de la pompe.
- Vérifier le rendement de la pompe
III.5. Déroulement du TP
Le stagiaire doit vérifier le rendement de la pompe
Doit tracer la courbe ou le diagramme de fonctionnement de la pompe et
interpréter le diagramme.
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 40
Evaluation de fin de module
Questions :
1. Ou trouve-t-on les pompes centrifuges ?
2. Quel est le rôle de la pompe centrifuge ?
3. Donner le principe de fonctionnement de la pompe centrifuge
4. De quoi est composée la pompe centrifuge ?
5. Comment on calcul la pression statique et la pression dynamique ?
6. Quelles vitesses sont recommandées dans des tuyauteries ?
7. Quel est le rôle de tube du venturi ?
8. Citer les sortes d’impulseur
9. Quelle différence il y a entre pompe à écoulement axial et pompe à
écoulement radial ?
10.Comment on modifier le débit d’une pompe ?
11.donner l’allure de courbe de la hauteur manométrique
12.comment on calcul le rendement de la pompe ?
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratique
Pompe centrifuge
OFPPT/DRIF 41
Liste des références bibliographiques.
Ouvrage Auteur Edition
Le pohlmann w.maake- h.j.eckert PYC Edition
Les cous afpa
Installation frigorifique P.J.RAPIN-P.JACQUARD PYC Edition

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430816305 pompes-centrifuges

  • 1. OFPPT/DRIF 1 OFPPT ROYAUME DU MAROC MODULE N°:24 POMPE CENTRIFUGE SECTEUR : GENIE THERMIQUE ET CLIMATIQUE SPECIALITE : FROID INDUSTRIEL NIVEAU : TECHNECIEN MAI 2003 Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail DIRECTION RECHERCHE ET INGENIERIE DE FORMATION RESUME THEORIQUE & GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES
  • 2. OFPPT/DRIF 2 REMERCIEMENTS La DRIF remercie les personnes qui ont participé ou permis l’élaboration de ce Module de formation. Pour la supervision : M. Rachid GHRAIRI : Chef de projet Froid et Génie Thermique M. Mohamed BOUJNANE : Coordonnateur du CFF/ Froid et Génie Thermique Pour l'élaboration ASSOUALI Ayachi C.Q.P Tétouan N.O II Pour la validation Mr. Ahmed BOUAFIA : Formateur à l’ISGTF Mr. El Hachemi SAFIH: Formateur à l’ISGTF Mr. Abdelilah FATENE : Formateur à l’ISGTF Mr Khalil OUADGHIRI: Formateur à l’ISGTF LES UTILISATEURS DE CE DOCUMENT SONT INVITES A COMMUNIQUER A LA DRIF TOUTES LES REMARQUES ET SUGGESTIONS AFIN DE LES PRENDRE EN CONSIDERATION POUR L’ENRICHISSEMENT ET L’AMELIORATION DE CE PROGRAMME. MR. SAID SLAOUI DRIF
  • 3. OFPPT/DRIF 3 SOMMAIRE Page Présentation du module 9 Résumé de théorie 10 I. Pompe centrifuge 11 I.1. localisation d’une pompe. 11 I.2 composants d’une pompe. 14 I.3. calcul de la pression statique… 17 II. Appareil utilisant la force centrifuge 23 II.1 description et caractéristique de la roue 24 II.2. description et caractéristique du corps de la pompe 25 II.3 principe de fonctionnement des pompes centrifuges 27 II.4 différents types de pompes centrifuges 31 III. Modification du débit d’une pompe centrifuge 32 III. 1 exemple de courbes caractéristiques d’une pompe 33 III. 2 puissance et rendement 34 Guide de travaux pratique 36 I. TP1 Identification de la pompe centrifuge 37 I.1. localiser la pompe… I.2. Relevé les caractéristiques de la pompe II. TP2 Identification des composants 38 II.1. Débrancher le circuit électrique II.2. Fermer les vannes d’isolement de la pompe II.3. Démonter une pompe centrifuge III. TP3 Mesurer la pression totale à l’aide de tube de venturi 39 III-1 Différencier les pompes III-2 Modifier le débit de la pompe III-3 Tracer la courbe représentant la relation pression/débit Evaluation de fin de module 41 Liste bibliographique 42 Annexes
  • 4. OFPPT/DRIF 4 MODULE : 25 POMPES CENTRIFUGES Durée :30 H 40 % : théorique 60 % : pratique OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAU DE COMPORTEMENT COMPORTEMENT ATTENDU Pour démontrer sa compétence, le stagiaire doit décrire le fonctionnement des pompes centrifuges, selon les conditions, les critères et les précisions qui suivent CONDITIONS D’EVALUATION • A partir de mise en situation. • Travail théorique effectué à partir des consignes. • Description théorique du principe de fonctionnement des pompes centrifuges. CRITERES GENERAUX DE PERFORMANCE • Description pertinente du principe de fonctionnement des pompes centrifuges. • Description pertinente des caractéristiques de construction et de fonctionnement des pompes centrifuges. • Maîtrise des techniques de vérification des pompes centrifuges • Utilisation de la terminologie
  • 5. OFPPT/DRIF 5 OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAU DE COMPORTEMENT PRECISIONS SUR LE COMPORTEMENT ATTENDU CRITERES PARTICULIERS DE PERFORMANCE A. .Décrire le principe de fonctionnement des pompes centrifuges • Reconnaissance exacte des composants de base d’une pompe centrifuge. • Justesse de la définition des concepts utilisés à : -l’effet centrifuge -la pression dynamique. B. Distinguer les types des pompes centrifuges • Justesse de la connaissance des pompes centrifuges • Adéquation de la descriptions caractéristiques de construction et de fonctionnement des pompes centrifuges • Description juste des avantages et inconvénients relatifs aux pompes centrifuges • C. Vérifier le rendement d’une pompe centrifuge • Justesse de la connaissance des paramètres (variables) physiques à considérer • Maîtrise de la technique de vérification - Point de vérification - Nature des vérifications - Lecture des données • Interprétation correcte du diagramme de rendement D. Décrire les principaux modes de raccordement des pompes centrifuges • Description des modes suivants - à brides - à raccordement fileté • Démonstration pratique
  • 6. OFPPT/DRIF 6 CHAMPS D’ APPLLICATION DE LA COMPETENCE • Domaines du froid industriel ; installation de l’eau et installation d’agent intermédiaire. • S’applique aux principaux types de pompes centrifuges : mono cellulaire et multi -cellulaires ; pompes centrifuges submersibles.
  • 7. OFPPT/DRIF 7 OBJECTIFS OPERATIONNELS DE SECOND NIVEAU LE STAGIAIRE DOIT MAITRISER LES SAVOIRS, SAVOIR-FAIRE, SAVOIR-PERCEVOIR OU SAVOIR-ETRE JUGES PREALABLES AUX APPRENTISSAGES DIRECTEMENT REQUIS POUR L’ATTEINTE DE L’OBJECTIF DE PREMIER NIVEAU, TELS QUE : Avant d’apprendre à décrire le principe de fonctionnement des pompes centrifuges, (A) le stagiaire doit : 1. Localiser la pompe centrifuge d’une installation simple ( système frigorifique ). 2. Décrire les composants d’une pompe centrifuge en coupe ou d’une pompe centrifuge démontée. 3. Calculer la pression statique produite par une colonne d’eau (Ps = ρgh). 4. Calculer la pression statique produite par le déplacement d‘eau dans une conduite (Pv = V2 /2g ). 5. mesures la pression totale à l’aide d’un Venturi et d’un manomètre en U((P1 = Ps + Pv ). 6. Déduire la pression de vitesse en mesurant la pression totale et en calculant la pression statique. 7. distinguer les appareils simples dont le fonctionnement est basé sur l’utilisation de la force centrifuge. 8. Déduire les caractéristiques de la roue d’une pompe centrifuge simple. 9. Préciser la fonction de la roue d’une pompe centrifuge simple. 10.Déduire les caractéristiques du corps d’une pompe centrifuge simple. 11.Déduire les composants d’une pompe centrifuge simple. Avant d’apprendre à distinguer les types des pompes centrifuges (B), le stagiaire doit : 12.distinguer les caractéristiques des pompes centrifuges à écoulement radial 13.. distinguer les caractéristiques des pompes centrifuges à écoulement axial 14.distinguer les caractéristiques des pompes centrifuges à écoulement axial-radial
  • 8. OFPPT/DRIF 8 Avant d’apprendre à vérifier le rendement d’une pompe centrifuge (C) et décrire les principaux modes de raccordement des pompes centrifuges (D), le stagiaire doit : 15..modifier le débit d’une pompe dont la vitesse est constante en créant à sa sortie une restriction variable à l’aide d’une vanne 16..déterminer le débit d’un liquide circulant dans une installation simple à l’aide d’un manomètre en U, d’un Venturi et de son abaque pression/débit. 17.établir la relation qui existe entre le débit de liquide véhiculé par une pompe et la pression de ce liquide. 18.définir puissance et rendement. 19.déterminer les variables qui influencent les conditions de fonctionnement d’une pompe centrifuge. 20.calculer les charges nettes absolues, disponibles et requises.
  • 9. OFPPT/DRIF 9 PRESENTATION DU MODULE Le module intitulé pompes centrifuges s’inscrit parmi les modules qualifiants au programme de la formation du Technicien en Froid Industriel. Il comporte une partie théorique et une partie pratique permettant aux formateurs de réaliser les apprentissages nécessaires à l’atteinte des objectifs visés. La durée du module est prévu comme suite Le volume horaire de la théorie est de 18h et celui de la pratique est de 30 heures
  • 10. OFPPT/DRIF 10 Module : RESUME THEORIQUE
  • 11. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPT/DRIF 9 P o m p e c e n t r i f u g e Physiquement parlant, une pompe est une machine qui a pour rôle de déplacer un fluide d’un point à un autre en lui communiquant une augmentation de pression au de son passage à travers le corps de pompe. I – Localisation d’une pompe centrifuge Localisation d’une pompe centrifuge d’une installation simple (système frigorifique), on prend comme exemple un installation de climatisation. Dans un système de climatisation centralisé avec serpentin de chauffage à eau chaude et serpentin de refroidissement à eau glacée, la circulation de l’eau est assurée par des pompes centrifuges. Dans certains systèmes de grande capacité, le transport de l’eau de refroidissement des condenseurs à tour d’eau nécessitera l’emploi de type de pompe. (fig1))
  • 12. OFPPT/DRIF 10 Réseau d’eau chaude A- Bouilloire B- Contrôle C- Alimentation d’eau chaude D- Aérotherme E- Convecteur F- Serpentin d’eau chaude G- Retour d’eau chaude H- Réservoir de pression I- Vanne à main sur l’arrivée J- Pompe centrifuge (Fig.1) tour d’eau avec bac de récupération intérieur
  • 13. OFPPT/DRIF 11 K- A-Ligne d’aspiration L- B-ligne de liquide M- C-Ligne d’eau glacée N- D-Ventilateur de la tour O- E-Tour de l’eau P- F-ligne d’eau du condenseur Q- G-Pompe centrifuge R- H-Pompe centrifuge S- I-Bac de récupération T- J-Refroidisseur de liquide U- K-Serpentin d’eau glacée V- L-Air d’alimentation W- M-Air de retour X- N-Air neuf
  • 14. OFPPT/DRIF 12 I-2 Composant d’une pompe centrifuge. La pompe centrifuge est composé d’éléments suivants • Raccord de refoulement élément qui assure le raccordement de la pompe à la tuyauterie de refoulement. • Raccord d’aspiration : élément qui sert à raccorder la pompe à la tuyauterie d’aspiration. • Corps de la pompe. • Roue. • Chambre intermédiaire. • Arbre. • Chemise • Garniture d’étanchéité. • Arbre • Bague d’étanchéité supérieure. • Bague d’étanchéité inférieure. • Toc d’entraînement supérieur • Toc d’entraînement inférieure. • Bague O. • Ressert. fig. ( 2 et 3)
  • 16. OFPPT/DRIF 14 I- 3 Calcul de la pression statique L’hydrostatique : L’’hydrostatique est la partie de la physique qui traite des liquides en mouvement. Dans un filet fluide constitué par un liquide parfait s’écoulant régime permanent, la somme de la hauteur de position d’un point du filet, de la hauteur piézométrique et la vitesse en ce point, est constante tout le long du filet Débit - Quantité de fluide qui s’écoule par unité de temps, à travers une section droite, perpendiculaire à la canalisation. - La mesure du débit peut se faire par rapport :
  • 17. OFPPT/DRIF 15 a. ) au volume - Nom : DEBIT VOLUMIQUE Unité : m3/s b. ) à la masse - Nom : DEBIT MASSIQUE Unité : Kg/s DEBIT VOLUMQUE Dépend : o de la vitesse moyenne du fluide o de la section de la canalisation Équation aux unités : m2 . m = m3 s s DEBIT MASSIQUE DEPENT : • de la vitesse moyenne du fluide • de la section de la canalisation • de la masse volumique du fluide qv = SV q v = d é b i t v o l u m i q u e e n m 3 / s S = s e c t i o n d e l a t u y a u t e r i e e n m 2 V = v i t e s s e d u f l u i d e e n m / s
  • 18. OFPPT/DRIF 16 I. CONSERVATION DE LA MASSE Démonstration En un point d’une canalisation hydraulique, toute la masse de fluide en mouvement est intégralement retrouvée à un autre point de cette canalisation. Equation de continuité Au point 1 : qm = ρ1 S1V1 Au point 2 : qm = ρ2 S2V2 Mesure de la pression Ce sont les plus courantes et les plus simples à réaliser. Elles peuvent être exécutées à l’aide de tous les manomètres classiques, métalliques, à mercure. Les piquages des appareils étant toujours perpendiculaire au sens d’écoulement La pression en un point quelconque est égale au poids d’une colonne cylindrique vertical de ce liquide ayant pour base l’unité de surface et pour hauteur la distance du point à la surface libre du liquide ∆P = ρg ( h2 – h1 ) qm = débit massique en Kg/s ρ = masse volumique S = en m 2 V = en m/s qm = ρ SV qm = ρ1 S1V1= ρ2 S2V2
  • 20. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge 20 h =PSt1 – PSt2 Calcul de la pression dynamique produite par le déplacement de l’eau. Pv = V2 2g Pv : charge de vitesse en pieds (pi) V : vitesse en pieds par secondes (pi/s) g : accélération de la pesanteurs (g/32,2 pi/s2). Dans ce calcul, il faut séparer la hauteur d’aspiration de hauteur de refoulement, c’est à dire que Pv se calcul dans le premier temps pour la hauteur d’aspiration en tenant compte que la vitesse dans cette tuyauterie et généralement comprise entre 2 et 4 pi/s. Elle se calcul par la formule suivante : La vitesse dans la tuyauterie de refoulement et comprise entre 5 et 10 pi/s et fait l’objet d’un deuxième calcul. avec : Il important d’additionner la hauteur d’aspiration avec la hauteur de refoulement et de trouver Pv. Ces deux calculs se font séparément. Vitesse recommandes dans les tuyauteries : Application Vitesse Refoulement de la pompe 2,4 à 3,6m/s Aspiration de la pompe 1,2 à 2,1m/s Eau de ville 1,2 à 2,1m/s Service général 1,5 à 3,0m/s Application du théorème de Bernoulli Application du théorème de Bernoulli entre la section 1 d’air A1, et la section réduite ou rétrécie 2 d’air A2. Si le tube est horizontal, c’est à dire : H1 = h2 = h ; le théorème de Bernoulli donne : H1 + P1 + V2 = h2 + P2 + V22 2g ρ 2g d’où P1 = P2 = ρ( V12 – V22 ) Or V1 x A1 = V2 x A2
  • 21. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 21 P1 - P2 = ρV2 [ A12 - 1] 2g A22 avec : h : hauteur de fluide en m[ P : Pression statique kg/m2 E : masse volumique V : vitesse de fluide m/s g : accélération Tube du Venturi Le tube de veuteri est normalement utilisé comme moyen de mesurer directement le débit. En effet, en déterminant la différence de pression P1 –P2 et en reportant sa valeur dans la relation précédente résolue par rapport a V1 on a : V1 = 2g - P1 - P2 1/2 ρ A12 – 1 A22 Et le débit sera donc est égale à : q = A1 - V1 Dans le cas général on peut dire qu’un liquide en mouvement possède une énergie qui est la somme de trois énergies : potentiel, cinétique et de pression. ρgh1 + 1/2V21+P1 = ρgh2 + 1/2V22 +P2 Enoncé : soit la conduite d ‘eau suivante A2 A1 A1 = 1000 cm2 A2 = 100 cm2 P2 = 1,5 Pa P1 = 2,5 Pa Déterminer le débit horaire d’eau traversant la section A1.
  • 22. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 22 Réponse : 1/2 U1 = 2g / ρg P1-P2 / (A1/A2) U1= 0,0045 m/s Le débit horaire traversant la section A1 : qv =V1XA1 fluide qui circule dans la tuyauterie au système de pompage. qv =1,62 m/h II- Appareils utilisant « Force centrifuge » Quand on fait tourner une pierre au bout d’une corde, on exerce une force dirigée vers soi, cette force dirigée vers le centre imaginaire, s’appelle force centripète. Si la corde se rompt ou si vous lâchez la corde, la pierre poursuivra sa trajectoire en ligne droite par rapport au cercle à cause de son inertie. Comme on exercice une force centrifuge pou maintenir la pierre en mouvement, on a l’expression qu’une autre force tiré la pierre en sens contraire et c’est pour cela qu’on exerce une force vers soi sur la corde. Mais ce n’est pas le cas : cette prétendue force que certains appellent « force centrifuge » est plus tôt due à l’inertie de la pierre. Dans les compresseurs centrifuges, l’augmentation de la pression du gaz ne repose plus. Comme cela était le cas pour les compresseurs rencontrés jusqu’au – là , sur un phénomène statique, mais résulte d’un processus d’écoulement continu dans une roue menu d’aube qui assure la tram mission du travail mécanique qui lui est fourni aux vapeurs de fluide frigorigène aspiré. L ‘augmentation d’énergie dans la roue provient de l’augmentation de son moment cinétique et en résulte simultanément une élévation de la vitesse absolue. C’est une augmentation de la pression que l’on cherche. C’est pour cela que l’énergie acquise
  • 23. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 23 par le fluide est transformé en pression dans un diffuseur monté en aval de la roue et diffuseur formant à eux deux de compression. Les turbo-compresseurs sont caractérisés par la direction principale de l’écoulement, qui peut être axial , ou radial. Dans le premier cas les compresseurs axiaux l’écoulement du fluide dans la roue se fait parallèlement aux rotors, alors que dans le second cas ( compresseurs centrifuges ), il se fait dans une direction perpendiculaire à ces rotors. II- 1 Description et caractéristique de la roue : La roue est appelée aussi impulseur. Il existe trois sortes d’impulseurs (fig.5 ) - fermé - ouvert - semi-ouvert - Les impulseurs se sont des appareils qui sont installés dans le corps de la pompe. Le choix de l’impulseur dépend : - de la constitution du liquide pompé - de la hauteur totale de l’installation - de la quantité à pompée - de débit de la pompe
  • 24. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 24 II-2 Description et caractéristique du corps de la pompe Dans les pompes centrifuges utilisées en climatisation, peuvent avoir le corps de la pompe de deux différents types : - un corps à volute - un corps à ailettes de diffusion Corps à volute.( fig.6 ) Ce type de corps comporte un canal où le fluide circule et dont la section du canal augmente progressivement ; à mesure que le liquide se déplace, il fait face à un espace grandissant qui aboutit à une tubulaire conique de refoulement. La vitesse du liquide diminue, et ce dernier se transforme en pression (Fig.5 )Différents types d’ impulseurs
  • 25. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 25 Dans ce type de pompes centrifuges , l’entrée de l’eau se fait par le centre du corps de la pompe qui guide le liquide jusqu'à l’entrée de la roue. Par sa forme , le corps de la pompe guide ensuite le liquide vers la sortie ( refoulement ) Pompe à volute Fig.6
  • 26. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 26 II-3 Principe de fonctionnement des pompes centrifuges Les pompes centrifuges monocellulaires ; (Fig.7 ) Ce sont des organes mécaniques chargées de mettre en mouvement un liquide dans une canalisation afin de permettre son transfert d’un récipient vers un autre ou vers une machine quelconque . Constitution et fonctionnement. Un pompe centrifuge est constituée : - D’un tubulaire d’aspiration. - D’un tubulaire de refoulement - du corps de pompe, généralement en fonte. - D’un arbre de pompe, comportant des paliers. - D’ un impulseur ( roulet ) fixé sur l’arbre de pompe et tournant dans le corps. - D’une boite de refoulement ou boite de paliers, contenant des paliers. - D’un dispositif d’étanchéité, appelé presse-étoupe ou presse garniture , charger d’étancher le passage de l’arbre au travers du corps du pompe. - D’un dispositif d’entraînement ! moteur électrique. ! Turbine à vapeur. L’impulseur, en tournant, imprime au liquide un mouvement circulaire qui a tendance à envoyer vers l’orifice de refoulement. Dans le corps de pompe ( en forme de volute ) la vite se transforme en pression. Le liquide quittant le corps de pompe provoque l’aspiration du liquide se trouvant dans la tuyauterie d’aspiration et sa pénétration à son tour ,dans le corps du pompe où il va être mis en mouvement etc.
  • 27. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 27 Figure 7
  • 28. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 28 La pompe centrifuge multicellulaires ; ( fg.8 ; 9 ) Les pompes centrifuges multicellulaires sont des pompes à plusieurs étages ou cellules de pompage, réunies entre eux par des tirants. Le nombre de cellules de pompage détermine la pression de refoulement finale. Plus qu’il y aura d’étage, plus la pression de refoulement sera importante Constitution et fonctionnement. Une pompe multicellulaire est composée : - D’un tubulaire d’aspiration. - D’un tubulaire de refoulement - du corps de pompe, généralement en fonte. - D’un arbre de pompe, comportant des paliers. - D’ un impulseur ( autant d’étage ). - D’étages intermédiaires. - D’une boite de refoulement ou boite de paliers, contenant des paliers. - D’un dispositif d’étanchéité, appelé presse-étoupe ou presse garniture charger d’étancher le passage de l’arbre au travers du corps du pompe. - D’un dispositif d’entraînement ! moteur électrique. ! Turbine à vapeur. La première étage se compose comme dans d’une pompe monocellulaire , refoule dans la deuxième étage , qui lui refoule dans la troisième étage, à chaque fois, il y a augmentation de pression ; et ainsi de suite jusqu'au dernier étage et au refoulement.
  • 29. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 29 Fig.( 8 ; 9 )
  • 30. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 30 II-4 Différente types de pompes centrifuges : 1- A écoulement radial : - à volute - à turbine régénératrice. - à turbine verticale. 2 - A écoulement axial Caractéristiques des pompes centrifuges. A écoulement axial Parmi les caractéristiques des pompes centrifuges à écoulement axial : • le débit du fluide pompé est parallèle à l’axe de rotation. • Le débit est élevé • Hauteur de pompage est faible. A écoulement radial : A volute • Ces pompes sont menues d’une roue qui déverse le liquide dans le corps de la spirale ou volute. • Aspirent des fluides corrosifs ou des fluides qui contiennent des particules solides, abrasifs. • Rendement de ces pompe est faible. • Débit est faible. • Hauteur de pompage est faible. Régénératrice : La turbine régénératrice est une version spéciale de la pompe centrifuge à volute. La turbine d’un type peu connu, est constituée d’une roue dont le bort extérieur du corps de la pompe par la force centrifuge .Il frappe le corps et il est retourné contre la roue entre les palettes suivantes. Même elles peuvent fournir une grande hauteur de pression. Verticale : La turbine verticale est spécifiquement employée pour pomper l’eau des puits ; elle est appelée pompe «de font»ou « pompe de puits ». Son mécanisme de pompage est constitué de plusieurs roues qui fonctionne en série sur un même arbre. Pour assurer une plus grande hauteur de pompage, on peut augmenter le nombre de roues.
  • 31. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 31 III-Modification du débit d’une pompe centrifuge On peut modifier le débit d’une pompe avec des vannes à soupape ou avec des vannes motorisées. La grandeur de l’ouverture de la vanne est en relation directement avec le nombre de tour du volant, ce qui permet un réglage de débit très précis .De cette façon, on peut jauger le débit du liquide par le nombre de tours du volant On peut varier le débit par variation de la vitesse de rotation du moteur électrique. Détermination de débit d’un liquide Détermination de débit d’un liquide circulant dans une installation simple à l’aide un manomètre en U, d’un venturi ,et de son abaque pression / débit. Le tube de venturi est normalement utilisé comme moyen de mesure indirecte du débit . En effet, en déterminant la différence de pression P1 –P2 et en reportant sa valeur dans la relation précédente Xi ht est la hauteur manométrique de la pompe ∆P est donner par la formule : ∆P = ρg x ht la pression fournie par la pompe est la pression totale définie par : P2 – P1 + ρ(V22 –V12) 2 où P2 ; P1 sont les pressions statiques au refoulement et à l’aspiration ; et V2 ; V1 les vitesses en m/s au refoulement et à l’aspiration
  • 32. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 32
  • 33. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 33 III-2 Puissance et rendement. La puissance absorbée théorique pour assurer le débit qv m3/s ou m3/h sous la hauteur manométrique réelle ht, sera proportionnelle à ces deux grandeurs, et conjointement au poids volumique du liquide déplacé par la pompe. PTh =w x qv x ht Avec: W : le poids volumique en N/m. Qv : débit volumique en m3/s. ht : la hauteur total en m. PTh : la puissance en watts. Rendement effectif. Le rendement effectif d’une pompe ou rendement global dépend de trois rendements primaires qui sont : - Rendement hydraulique ηh - Rendement volumétrique ηv. - Rendement mécaniqueηm Valeur du rendement effectif. Les rendements définis ci-dessus ont les valeurs moyennes de : ηh : 0.80 ; ηv : 0.95 ; ηm :0.95 la valeur du rendement effectif sera en moyenne de : ηeff = ηh x ηv x ηm Puissance réelle absorbée en KW (w x qv x ht) Pr = ------------- ηeff x 103 Le rendement global η est donné aussi par la formule : η = q∆Pt Pel W x qv x ht Pr =----------------------- ηe f f x 103
  • 34. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 34 Pel : puissance électrique La Variation de la vitesse influence les conditions de fonctionnement d’une pompe centrifuge Raccordement de la pompe centrifuge La pompe centrifuge se raccorde à la tuyauterie d’aspiration et de refoulement de deux façons : 1. par boulonnage. 2. par soudage la première est très commande ( intervention rapide en cas de dépannage )
  • 35. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 35 Module : GUIDE DES TRAVAUX PRATIQUES
  • 36. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 36 1.TP 1 : intitulé du TP Identification de la pompe centrifuge 1.1 Objectif(s) visé(s) : - identifier la pompe centrifuge I.2. Durée du TP: 3heures I.3. Matériel (Équipement et matière d’œuvre) par équipe : a) Equipement : - Installation de climatisation centralisée I.4. Description du TP : Le formateur mis à la disposition des stagiaires une installation équipée d’une pompe centrifuge pour localisation I.5. Déroulement du TP Le stagiaire doit : Faire une analyse de l’installation Identifier les organes responsables de la circulation du fluide frigorigène et de l’eau. Localiser la ou les pompes centrifuges
  • 37. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 37 I. TP 2 : intitulé du TP : Identification des composants d’une pompe centrifuge II.1. Objectif(s) visé(s) : connaître les différents composants de la pompe centrifuge II.2. Durée du TP: 6 heures… II.3. Matériel (Équipement et matière d’œuvre) par équipe : a) Equipement : - Pompe centrifuge II.4. Description du TP : Démonter une pompe centrifuge en pièces détachée II.5. Déroulement du TP Chaque stagiaire doit démonter la pompe en pièces et donner le rôle de chaque composant.
  • 38. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 38 TP 3 : intitulé du TP : Mesure de la pression totale à l’aide de tube du venturi III.1. Objectif(s) visé(s) : - justesse de la connaissance des paramètres - maîtrise de la technique de vérification - interprétation correcte du diagramme - III.2. Durée du TP: 6 heures III.3. Matériel (Équipement et matière d’œuvre) par équipe : a) Equipement : - Installation frigorifique III.4. Description du TP : - Tracer la courbe ou le diagramme de fonctionnement de la pompe. - Vérifier le rendement de la pompe III.5. Déroulement du TP Le stagiaire doit vérifier le rendement de la pompe Doit tracer la courbe ou le diagramme de fonctionnement de la pompe et interpréter le diagramme.
  • 39. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 39 TP 4 : intitulé du TP : Raccorder la pompe à la tuyauterie d’aspiration et de refoulement . 4.1. Objectif(s) visé(s) : - justesse de la connaissance des paramètres - maîtrise de la technique de vérification - interprétation correcte du diagramme - III.2. Durée du TP: 6 heures III.3. Matériel (Équipement et matière d’œuvre) par équipe : b) Equipement : - Installation frigorifique III.4. Description du TP : - Tracer la courbe ou le diagramme de fonctionnement de la pompe. - Vérifier le rendement de la pompe III.5. Déroulement du TP Le stagiaire doit vérifier le rendement de la pompe Doit tracer la courbe ou le diagramme de fonctionnement de la pompe et interpréter le diagramme.
  • 40. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 40 Evaluation de fin de module Questions : 1. Ou trouve-t-on les pompes centrifuges ? 2. Quel est le rôle de la pompe centrifuge ? 3. Donner le principe de fonctionnement de la pompe centrifuge 4. De quoi est composée la pompe centrifuge ? 5. Comment on calcul la pression statique et la pression dynamique ? 6. Quelles vitesses sont recommandées dans des tuyauteries ? 7. Quel est le rôle de tube du venturi ? 8. Citer les sortes d’impulseur 9. Quelle différence il y a entre pompe à écoulement axial et pompe à écoulement radial ? 10.Comment on modifier le débit d’une pompe ? 11.donner l’allure de courbe de la hauteur manométrique 12.comment on calcul le rendement de la pompe ?
  • 41. Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Pompe centrifuge OFPPT/DRIF 41 Liste des références bibliographiques. Ouvrage Auteur Edition Le pohlmann w.maake- h.j.eckert PYC Edition Les cous afpa Installation frigorifique P.J.RAPIN-P.JACQUARD PYC Edition