Comprendre la pompe centrifuge

Dans l'industrie aujourd'hui, les pompes centrifuges sont l'un des types les plus couramment utilisés. Il est utilisé pour transporter le fluide par la conversion de l'énergie cinétique de rotation en énergie hydrodynamique de l'écoulement du fluide. Cette énergie provient généralement d'un moteur ou d'un moteur électrique.

Aujourd'hui, vous apprendrez à connaître la définition, les fonctions, les applications, les composants, les classifications, les types, l'historique, le diagramme et le fonctionnement de la pompe centrifuge. Vous découvrirez également les avantages et les inconvénients ainsi que les facteurs à prendre en compte lors du choix d'une pompe centrifuge.

Qu'est-ce qu'une pompe centrifuge ?

Comme mentionné dans l'introduction, une pompe centrifuge est un dispositif mécanique conçu pour déplacer ou transporter un fluide au moyen du transfert d'énergie de rotation d'un ou plusieurs rotors entraînés appelés roues.

Les pompes centrifuges sont une sous-classe de turbomachines dynamiques axisymétriques absorbant le travail. Le fluide pénètre dans la roue rotative le long de son axe et est expulsé par la force centrifuge le long de sa circonférence à travers les pointes des aubes de la roue. L'efficacité de la turbine augmente la vitesse et la pression du fluide qui le dirige également vers la sortie de la pompe.

Dans la conception d'une pompe centrifuge, le carter est capable de comprimer le fluide provenant de l'entrée de la pompe. Il le dirigera dans la turbine, puis ralentira et contrôlera le fluide avant de le décharger.

La première machine considérée comme une pompe centrifuge a été conçue pour soulever la boue. Il apparaît au début de 1475 dans un traité de l'ingénieur italien de la Renaissance. La véritable pompe centrifuge a été mise au point à la fin du 17 ^e siècle où Denis Papin en construisit une à aubes droites. En 1851, John Appold, un inventeur britannique, a présenté la version à ailettes incurvées. Ceci est un bref historique d'une pompe centrifuge.

La fonction d'une pompe centrifuge est spécifiée pour des débits plus élevés et le pompage de liquides à faible viscosité. Il le fait jusqu'à 0,1 cP. dans la plupart des produits chimiques

Applications de la pompe centrifuge

Dans la plupart des usines chimiques, 90 % des pompes utilisées sont des pompes centrifuges. Bien qu'il existe un certain nombre d'applications pour lesquelles les pompes volumétriques sont préférées. Voici quelques applications des pompes centrifuges.

1. La pompe centrifuge est souvent utilisée dans les usines pétrolières et énergétiques. Il est utilisé pour pomper du pétrole brut, du lisier, de la boue, etc. Il est également utilisé par les raffineries et les centrales électriques.
2. L'industrie de la protection incendie fait également bon usage de cette pompe dans les applications de chauffage et de ventilation, d'alimentation de chaudière. il est utilisé dans la surpression et les systèmes de gicleurs de protection contre les incendies.
3. Les applications d'une pompe centrifuge sont vastes dans la gestion des déchets, l'agriculture et la fabrication. Usines de traitement des eaux usées, industrie municipale, drainage, traitement du gaz, irrigation et protection contre les inondations.
4. Les industries pharmaceutiques, chimiques et alimentaires ont également utilisé cette pompe. Il fonctionne sur les peintures, les hydrocarbures, la pétrochimie, le raffinage du sucre, la production d'aliments et de boissons, la cellulose.
5. Enfin, diverses industries, notamment la fabrication, l'industrie, la chimie, la pharmacie, la production alimentaire, l'aérospatiale, etc., utilisent des pompes centrifuges à des fins de cryogénie et de réfrigérants.

Composants principaux de la pompe centrifuge

Vous trouverez ci-dessous les principaux composants d'une pompe centrifuge.

Impulseur

Le diagramme ci-dessous montre un diagramme complet des différentes roues, y compris les roues ouvertes, semi-fermées et fermées. Il s'agit d'une roue ou d'un rotor conçu avec une série d'aubes ou d'aubes incurvées vers l'arrière. Il est monté sur un arbre alimenté par une source d'énergie externe. Cette source externe transmet l'énergie liquide à la roue qui la fait ainsi tourner.

Boîtier

Le carter est une autre partie importante d'une pompe centrifuge. C'est un tuyau qui est relié à l'extrémité supérieure à l'entrée de la pompe vers le centre de la roue. Cette partie est également connue sous le nom d'œil. Dans la pompe à réaction à double extrémité, deux tuyaux d'aspiration sont connectés à l'œil des deux côtés. Le liquide est soulevé par l'extrémité inférieure lorsqu'il y est plongé. Cette extrémité inférieure est montée dans le clapet de pied et la crépine. Les trois types de carter couramment utilisés dans les pompes centrifuges sont le carter à volute, le carter vortex et le carter à aubes de guidage.

Tuyau de livraison

Un tuyau de refoulement est monté à l'extrémité inférieure de la sortie de la pompe. Il délivre le liquide à la hauteur requise. Il y a une vanne près de la sortie de la pompe sur le tuyau de refoulement. Cette vanne contrôle le débit de la pompe dans le tuyau de refoulement.

Tuyau d'aspiration avec clapet de pied et crépine

Le tuyau d'aspiration est relié à l'entrée de la roue tandis que l'autre extrémité est plongée dans la source de liquide. Au bout du tuyau, il y a un clapet de pied et une crépine. Ce clapet de pied est une soupape unidirectionnelle qui s'ouvre vers le haut. La crépine sert à filtrer les particules indésirables présentes dans le liquide pour éviter le blocage de la pompe centrifuge.

Schéma de la pompe centrifuge :

Classifications et types de pompe centrifuge

Vous trouverez ci-dessous les classifications des pompes centrifuges et leurs types :

Classification basée sur un nombre de roues dans la pompe :

1. Pompe à un étage
2. Pompe à deux étages
3. Pompe à plusieurs étages

Basé sur l'orientation de la répartition des cas :

1. Pompe à division axiale
2. Pompe radiale fendue

Basé sur le type de conception de la roue

1. Pompe d'aspiration simple
2. Pompe à double aspiration

Selon le type de volute

1. Pompe à volute unique
2. Pompe à double volute

Basé sur l'endroit où le support de roulement

1. Surplomb
2. Entre roulement

Basé sur l'orientation de l'arbre

1. Pompe horizontale
2. Pompe verticale

Sur la base de la conformité aux normes de l'industrie

1. Pompe ANSI – (American National Standards Institute)
2. Pompe API  – (Institut américain du pétrole)
3. Pompe DIN – Spécifications DIN 24256
4. Pompe ISO – Spécifications ISO 2858, 5199
5. Pompe nucléaire – Spécifications ASME (American Society of Mechanical Engineers)

Principe de fonctionnement

Comme mentionné précédemment, les pompes centrifuges sont utilisées pour induire le débit ou faire passer le liquide d'un niveau bas à un niveau élevé. Son fonctionnement est très simple et peut être facilement compris car il a un mécanisme très simple. La pompe centrifuge convertit l'énergie de rotation qui tire souvent sa puissance du moteur. Cette énergie est ensuite utilisée pour déplacer le fluide.

Il y a deux parties importantes dans la pompe centrifuge responsables de la conversion de l'énergie. Ces pièces sont la roue et le carter. La roue a été expliquée précédemment comme une partie rotative de la pompe et le passage étanche entourant la roue.

Dans le fonctionnement d'une pompe centrifuge, le fluide pénètre dans le carter puis tombe sur les aubes de la roue. Le liquide tombe au niveau de l'œil de la roue. L'impulseur est propulsé en tourbillon tangentiellement et radialement vers l'extérieur jusqu'à ce qu'il quitte l'impulseur vers la partie diffuseur du boîtier. Lorsque le fluide traverse la roue, il gagne à la fois en pression et en vitesse.

Regardez la vidéo ci-dessous pour en savoir plus sur le fonctionnement de la pompe centrifuge :

Facteurs pouvant affecter les performances d'une pompe centrifuge

Les facteurs suivants peuvent affecter les performances d'une pompe centrifuge. Ces facteurs doivent être pris en compte lors de la sélection ou du choix d'une pompe centrifuge.

Viscosité du fluide de travail :

Cela peut être défini comme la résistance au cisaillement lorsque l'énergie est appliquée. Généralement, les pompes centrifuges conviennent aux fluides à faible viscosité car l'action de pompage crée un cisaillement élevé du liquide.

Tête d'aspiration positive nette (NPSH) et cavitation :

Le terme NPSH fait référence à la pression d'un fluide du côté aspiration d'une pompe. Cela aide à déterminer si la pression est suffisamment élevée pour éviter la cavitation. La cavitation est la formation de bulles ou de cavités dans un liquide, qui se développent dans des zones de pression relativement basse autour d'une roue. Cela peut causer de graves dommages à la roue et entraîner une diminution des taux de débit/pression. La hauteur d'aspiration positive nette disponible (NPSHA) doit être supérieure à la hauteur d'aspiration positive nette requise (NPSHR) de la pompe.

Pression de vapeur du fluide de travail :

Le mot pression de vapeur du fluide de travail signifie la pression à une température donnée. C'est la pression à laquelle un fluide se transforme en vapeur. Celle-ci doit être déterminée de manière à éviter la cavitation. De plus, les roulements sont endommagés par un fonctionnement à sec lorsque le fluide s'est évaporé.

Température et pression de fonctionnement :

C'est un autre facteur à prendre en compte dans l'opération de pompage. Par exemple, le pompage à haute température peut nécessiter des joints, des joints et des conceptions de montage spéciaux. En outre, un boîtier de maintien de pression correctement conçu peut être nécessaire pour les conditions de haute pression.

Densité spécifique et gravité du fluide de travail :

La densité d'un fluide est déterminée par sa masse par unité de volume. Ainsi, la masse d'un fluide par unité de volume et la gravité d'un fluide est le rapport de la densité d'un fluide à la densité de l'eau. Cela affecte directement la puissance d'entrée nécessaire pour pomper un liquide particulier. Lorsqu'une pompe centrifuge doit être utilisée avec un fluide autre que l'eau, il faut tenir compte de la densité et de la gravité spécifiques. En effet, le poids affecte directement la quantité de travail effectuée par la pompe.

Avantages et inconvénients de la pompe centrifuge

Avantages :

Vous trouverez ci-dessous les avantages des pompes centrifuges dans leurs diverses applications.

• Les pompes centrifuges fonctionnent bien avec de gros volumes de transfert de fluide ; c'est pourquoi elles sont souvent utilisées pour transférer de l'eau, des produits chimiques et des combustibles légers. En effet, un montant important est souvent transféré.
• Simplicité de conception, de fonctionnement et de mécanisme. La pompe centrifuge ne nécessite pas de soupape ni de piston et leurs pièces mobiles sont minimes.
• Les pompes centrifuges sont relativement compactes. avec ce concept, la pompe ne prend pas beaucoup de place. Je pense que c'est l'une des raisons pour lesquelles la pompe centrifuge est largement utilisée.

Inconvénients :

Malgré les grands avantages des pompes centrifuges, certaines limitations subsistent. ci-dessous sont les inconvénients des pompes centrifuges dans leurs diverses applications.

• La hauteur d'aspiration nette positive (NPSH) du système est trop faible. C'est ce qu'on appelle la cavitation.
• Usure de la roue, qui peut être aggravée par les solides en suspension.
• Les propriétés des fluides peuvent provoquer de la corrosion à l'intérieur de la pompe.
• Un faible débit entraînera une surchauffe.
• Fuite le long de l'arbre rotatif.
• La pompe centrifuge doit être remplie de fluide pour être une pompe afin de fonctionner ; sinon, un manque d'amorçage se produit.
• Les fluides visqueux ne peuvent pas être utilisés
• Augmentation
• Pour une application à très haute pression, une pompe centrifuge n'est pas adaptée.

Conclusion

La pompe centrifuge est une excellente pompe qui est largement utilisée aujourd'hui, elle offre une variété d'avantages même si certaines limitations apparaissent encore. Cependant, la pompe reste le meilleur choix pour pomper dans divers domaines. il fonctionne à l'aide d'un boîtier et d'une roue. Dans cet article, nous avons examiné la définition, les applications, la fonction, les composants, les classifications et les types de pompes centrifuges. Nous avons également examiné les facteurs à considérer avant de choisir cette pompe. Les avantages et les inconvénients de la pompe centrifuge ont également été discutés.

J'espère que vous avez beaucoup appris de cet article, si c'est le cas, merci de le partager avec d'autres étudiants techniques. Merci d'avoir lu! A la prochaine.