Pompes rotodynamiques - Similitude et conception des pompes centrifuges

Le dimensionnement des pompes centrifuges et hélicocentrifuges conserve encore aujourd'hui un caractère très empirique car il reste basé sur un grand nombre de règles d'origine expérimentale et statistique. Cet état de fait est tout à fait logique puisqu'en dehors des dimensions géométriques principales, un très grand nombre de paramètres de second ordre (une vingtaine) sont à fixer pour définir la géométrie complète de la roue et de son environnement immédiat. Ces choix multiples, souvent arbitraires, peuvent être guidés par diverses considérations telles que : régularité de l'écoulement, encombrement réduit, optimisation des performances (rendement, NPSH, bruit et vibrations), stabilité des caractéristiques, etc.

Nous allons voir comment il est possible, à partir des coefficients de similitude, de faire les premiers grands choix concernant les paramètres libres intervenant dans la conception de la roue d'une pompe centrifuge. En particulier, nous montrerons comment déterminer la vitesse de rotation qui conduira à des niveaux de rendement convenables, à des dimensions aussi faibles que possible et à un NPSH requis compatible avec la charge disponible à l'entrée de la pompe.

Un exemple sera ensuite traité concernant le cas des pompes centrifuges, il permettra de définir les dimensions géométriques d'où découleront les formes hydrauliques de la roue et des composants statoriques : diffuseur et/ou volute. Cet exemple sera l'occasion de mettre en pratique les règles de calcul et de dessin qui auront été préalablement exposées.

Les calculs mécaniques ne sont pas traités dans l'exemple présenté. Ils sont en effet non spécifiques aux pompes et appartiennent au domaine général des enceintes sous pression, du calcul des lignes d'arbres, des systèmes d'étanchéité ou de la lubrification, etc. On pourra se reporter aux règles ordinaires du domaine considéré, comme par exemple celles de la fonderie, qui s'appliquent parfaitement aux constituants des pompes : roue, volute, corps de paliers, pièces mécaniques diverses constituant la pompe centrifuge.

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• [BM 4 300] Présentation. Description ;