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NPSH
Les valeurs minimum de fonctionnement qui peuvent être
atteintes par la pompe d'aspiration en bout sont limitées
par l'apparition de la cavitation.
La cavitation est la formation de cavités remplies de
vapeur à l'intérieur de liquides où la pression est réduite
localement à une valeur critique, ou bien où la pression
locale est égale à, ou juste en dessous de la pression de
vapeur du liquide.
Les cavités remplies de vapeur s'écoulent avec le courant,
et lorsqu'elles atteignent une zone à pression plus élevée
la vapeur contenue dans les cavités se condense. Les
cavités entrent en collision, générant des ondes de pression
qui sont transmises aux parois. Celles-ci, étant soumises
à des cycles de contrainte, se déforment et cèdent
progressivement sous l'effet de la fatigue. Ce phénomène,
caractérisé par un bruit métallique produit par le martelage
sur les parois de la conduite, est appelé cavitation naissante.
Les dommages causés par la cavitation peuvent être
amplifiés par la corrosion électrochimique et une élévation
locale de la température en raison de la déformation
plastique des parois. Les matériaux qui offrent la plus
grande résistance à la chaleur et à la corrosion sont les
aciers alliés, en particulier en acier austénitique. Les
conditions qui déclenchent la cavitation peuvent être
évaluées par le calcul de la hauteur manométrique
d'aspiration nette totale, indiquée dans la littérature
technique par le sigle NPSH (Net Positive Suction Head).
Le NPSH représente l'énergie totale (exprimée en m) du
liquide mesurée à l'aspiration dans des conditions de
cavitation naissante, à l'exclusion de la pression de vapeur
(exprimé en m) que le liquide présente à l'entrée de la pompe.
Pour trouver la hauteur statique hz à laquelle installer
la machine dans des conditions de sécurité, la formule
suivante doit être vérifiée :
hp + hz ≥ (NPSHr + 0.5) + hf + hpv
où :
hp est la pression absolue appliquée à la surface libre
du liquide dans le réservoir d'aspiration, exprimée
en m de liquide ; hp est le quotient entre la pression
atmosphérique et le poids spécifique du liquide.
hz est la hauteur d'aspiration entre l'axe de la pompe
et la surface libre du liquide dans le réservoir
d'aspiration, exprimée en m ; hz est négatif lorsque le
niveau de liquide est inférieur à l'axe de la pompe.
hf
est la résistance à l'écoulement dans la conduite
d'aspiration et ses accessoires, tels que : raccords,
clapet de pied, vanne, coudes, etc.
hpv est la pression de vapeur du liquide à la température
de fonctionnement, exprimée en m de liquide. hpv
est le quotient entre la pression de vapeur Pv et le
poids spécifique du liquide.
0,5 est le facteur de sécurité.
ANNEXE TECHNIQUE
La hauteur manométrique d'aspiration maximum possible
pour l'installation dépend de la valeur de la pression
atmosphérique (c'est-à-dire l'altitude au-dessus du niveau
de la mer à laquelle la pompe est installée) et de la
température du liquide.
Pour aider l'utilisateur, en référence à la température de
l'eau (4 °C) et à l'altitude au-dessus du niveau de la mer,
les tableaux ci-après montrent la baisse de la hauteur
manométrique de la pression hydraulique par rapport
à l'altitude au-dessus du niveau de la mer, et la perte
d'aspiration en fonction de la température .
Température
de l'eau(°C)
Perte
d'aspiration (m)
Altitude au-dessus niveau
de la mer (m)
Perte
d'aspiration (m)
La perte de charge est indiqué dans les tableaux des
pages 117-118 de ce catalogue. Pour la réduire à un
minimum, surtout en cas de hauteur manométrique
d'aspiration élevée (plus de 4-5 m) ou dans les limites de
fonctionnement avec des débits élevés, il est recommandé
d'utiliser une conduite d'aspiration ayant un diamètre
supérieur à celle de l'orifice d'aspiration de la pompe.
Il est toujours préférable de positionner la pompe aussi
près que possible du liquide à pomper.
Faire le calcul suivant :
Liquide : eau à env. 15°C γ = 1 kg/dm
Débit requis : 30 m
Hauteur manométrique pour distribution requise : 43 m.
Hauteur d'aspiration : 3,5 m.
La sélection est une pompe FHE 40-200/75 dont la valeur
requise NPSH est, à 30 m
1
Pour eau à 15 °C
hp = Pa / γ = 10,33m, hpv = Pv / γ = 0,174m (0,01701 bar)
La résistance à l'écoulement Hf dans la conduite
d'aspiration avec clapet de pied est d'environ 1,2 m.
En remplaçant les paramètres dans la formule
valeurs numériques ci-dessus, on a :
10,33 + (-3,5) ≥ (2,5 + 0,5) + 1,2 + 0,17
à partir de laquelle nous avons : 6,8 > 4,4
La relation est donc vérifiée.
78
20
40
60 80
90
0,2
0,7 2,0 5,0 7,4 15,4 21,5
500 1000 1500 2000
0,55
1,1
1,65
2,2
3
/h
3
/h, de 2,5 m.
3
110
120
2500 3000
2,75
3,3
avec les
1
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