Principe de fonctionnement et caractéristiques géométriques des éjecteurs
Éjecteurs

Les éjecteurs, appelés également appareils à jet ou encore trompes, sont des appareils statiques destinés à aspirer, comprimer ou mélanger des gaz, des vapeurs, des liquides et parfois des solides grâce à la détente d’un fluide primaire moteur. Celui-ci peut être gazeux, en régime subsonique ou supersonique, ou liquide, en régime incompressible, et apporte l’énergie nécessaire à l’entraînement du fluide secondaire.

Ces appareils peuvent également assurer la vidange d’une cavité ou d’un volume et, dans certaines applications, concurrencer les pompes à vide mécaniques grâce à leurs capacités d’absorption qui peuvent atteindre 10⁶ m³.h⁻¹ d’air.

Par rapport aux pompes à vide, les éjecteurs ont le grand avantage d’être d’un prix de revient sensiblement inférieur à celui d’une pompe classique, de ne posséder aucune pièce en mouvement, donc d’être d’un entretien quasi nul, et de bien résister à la corrosion ou aux attaques de gaz agressifs ou de particules solides. Ils ne supplantent toutefois pas toujours les pompes à vide mécaniques en raison d’une plage de fonctionnement plus étroite et d’une consommation d’énergie élevée et, dans certaines applications, l’association éjecteurs-pompe à anneau liquide est à préconiser.

Outre leur utilisation dans la production du vide, les éjecteurs sont des appareils employés dans un grand nombre d’applications très diverses, allant de l’industrie chimique pour le mélange de fluides ou le dessalement de l’eau, jusqu’à l’industrie aéronautique où les éjecteurs permettent d’augmenter la propulsion ou de réduire le bruit de propulseurs, en passant par la production du froid où l’éjecteur, couplé à une source de chaleur (qui peut être d’origine renouvelable), assure la compression d’un fluide frigorigène.

Les applications des éjecteurs dépendent essentiellement de la nature des fluides utilisés. Compte tenu du grand nombre de combinaisons possibles entre les différents fluides, il n’était pas envisageable d’exposer les lois physiques fondamentales qui gouvernent le fonctionnement de tous ces appareils. Toutefois, afin de permettre à un ingénieur de se faire une idée approximative du dimensionnement et des caractéristiques de l’appareil dont il a besoin, nous traitons les trois principales combinaisons :

• éjecteurs à liquide à jet liquide,

• éjecteurs à gaz à jet de gaz,

• éjecteurs à vapeur à jet de vapeur.

La première combinaison concerne les fluides incompressibles, tandis que les deux autres se rapportent aux fluides compressibles.

Il faut signaler qu’il existe sur le marché plusieurs constructeurs, dont une liste non exhaustive est donnée en annexe, qui proposent des catalogues plus ou moins détaillés d’appareils standards ou qui sont parfaitement aptes à étudier et à réaliser tout projet particulier. En plus des méthodes théoriques de base, ils possèdent le savoir-faire et l’expérience indispensables à l’obtention des performances demandées.

À ce propos, l'auteur remercie les différents constructeurs cités pour leur documentation qui a largement servi à rédiger le présent article.

Le lecteur trouvera en fin d'article un tableau des notations et des symboles, ainsi qu'un tableau des indices utilisés.