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Pompes centrifuges, hélico-centrifuges et axiales : cavitationArticle de référence | Réf : BM4314 v1
Auteur(s) : Robert REY, Farid BAKIR, Christophe SARRAF
Date de publication : 10 janv. 2011
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6.1 Influence des paramètres constructifs
La cavitation dans les pompes centrifuges est de nature tout à fait comparable à celle présente dans les pompes déjà examinées. Elle se manifeste d'abord dans les zones de basse pression : au bord d'attaque de l'aube sur la face en dépression. Quand la pression d'entrée diminue, la poche de vapeur s'étend progressivement vers l'aval comme le montre la figure 32 et de façon différente suivant le niveau de débit, cela en raison de la variation d'incidence au bord d'attaque des pales.
De par la présence du bec de volute, l'écoulement dans chaque canal interaubage n'est pas rigoureusement identique et les poches de cavitation évoluent durant la rotation. Ce phénomène conduit à un déséquilibre hydraulique du mobile, phénomène contribuant à l'augmentation du niveau vibratoire (figure 33).
Le NPSH requis des pompes centrifuges évolue de manière caractéristique en présentant une montée très rapide après le point nominal. Divers modèles sont utilisés pour donner une prévision du NPSH requis en fonction du débit, les prévisions sont difficiles pour les régimes hors nominal.
Pour le point nominal, un premier calcul peut être effectué à partir du nombre S de cavitation qui est caractéristique des pompes dont le tracé hydraulique reste conforme aux standards.
Le tableau numérique 3 donne quelques valeurs utiles obtenues à partir de pompes industrielles monoétagées à volute : plus le nombre S est élevé, plus la pompe est apte à résister à la cavitation. On observe dans ce tableau une forte dispersion sur les valeurs du nombre S, suivant les options retenues au moment du tracé et au cours des différentes périodes de conception de la gamme de pompes.
Le nombre S d'une pompe centrifuge ordinaire est de l'ordre de 150, une pompe de bonne qualité peut atteindre 200 et une excellente roue aspiratrice peut dépasser 250 et atteindre 300. Au-delà, on doit avoir recours à toutes les dispositions constructives les plus efficaces en la matière. Améliorer fortement la tenue en cavitation reste un problème difficile.
Pour cela, récapitulons les paramètres géométriques ayant un effet sur le NPSH requis :
le...
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(1) - SARRAF (C.) - Étude expérimentale du comportement hydrodynamique de profils portants épais. Étude de la couche limite. - Doctorat École Centrale de Nantes, IRENAV École Navale.
(2) - LAKSHMINARAYANA (B.) - Fluid dynamics of inducers – A review. - ASME J. of Fluids Eng., 4, ASME, USA, p. 411-427 (1982).
(3) - NOGUERA (R.), REY (R.), MASSOUH (F.), BAKIR (F.), KOUIDRI (S.) - Design and analysis of axial pumps. - ASME Fluids Eng. Conf., Second Pumpings Machinery Symposium, Washington, 111, p. 95 (1993).
(4) - JAPIKSE (D.) - Overview of industrial and rocket turbopumps inducer design. - CAV 2001, Session B7, paper 001 (2001).
(5) - BAKIR (F.), KOUIDRI (S.), NOGUERA (R.), REY (R.) - Design and analysis of axial inducers performances. - ASME Fluid Machinery Forum, Washington DC, paper FEDSM 98-5118 (1998).
(6) - BAKIR...
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