Guide scientifique sur la sélection des pompes chimiques et la conception des tuyauteries

Dans des industries telles que la pétrochimie, la chimie fine, les produits pharmaceutiques et la protection de l'environnement, les pompes chimiques servent d'équipement de transfert de fluide de base. La scientificité de leur sélection et la rationalité de la conception des tuyauteries sont directement liées à la sécurité, à la stabilité et aux coûts d'exploitation de l'ensemble des équipements. Cependant, de nombreuses entreprises négligent souvent les détails des applications pratiques, ce qui entraîne de fréquentes pannes d'équipement, une consommation d'énergie excessive et même des accidents de sécurité. Du point de vue d'un chercheur professionnel, cet article reconstruit systématiquement la logique fondamentale de la sélection des pompes chimiques et de la conception de la tuyauterie, et fournit des points clés pour la prise de décision.

I. Pierres angulaires dePompe chimiqueSélection

La première étape dans la sélection d’une pompe n’est pas de se précipiter pour vérifier les manuels des produits, mais de revenir au processus lui-même et de saisir avec précision les données dans les cinq dimensions suivantes :

1. Équilibre dynamique du débit et de la hauteur : la sélection de la pompe doit être basée sur le débit maximum fourni par le processus, tout en tenant compte du débit normal. Pour la hauteur de chute, une marge de 5 à 10 % doit être ajoutée à la valeur calculée pour faire face à des situations pratiques telles que le vieillissement des canalisations et les blocages locaux. Il est crucial de ne pas sélectionner les pompes uniquement en fonction des « conditions normales de fonctionnement », car cela n'entraînerait aucune marge d'ajustement pour le système.
2. Propriétés du milieu : Facteurs décisifs pour la sélection des matériaux : Le nom, la concentration, la température, la densité, la viscosité, la teneur en particules solides et la corrosivité du milieu sont tous des détails critiques. En particulier, la corrosivité chimique détermine directement le matériau de la pompe et la forme du joint.
3. Système de pipeline : clé cachée du coût et de l'efficacité : un dessin complet de disposition du pipeline doit être obtenu, comprenant la hauteur de livraison du liquide, la distance, la direction, les spécifications du pipeline, la longueur, le matériau et le nombre de raccords de tuyauterie. Ces données constituent la base du calcul de la hauteur manométrique du système et de la vérification de la hauteur d'aspiration nette positive (NPSHr) requise, et sont essentielles pour éviter la cavitation.
4. Prise en compte globale des conditions de fonctionnement : le fonctionnement est-il continu ou intermittent ? Quelles sont la température et la pression ambiantes ? Quelle est l'altitude ? La pompe est-elle fixe ou mobile ? Ces conditions affectent la sélection de la configuration de la pompe, le niveau de protection du moteur et le schéma de refroidissement.
5. Priorité à la sécurité et à la protection de l'environnement : Pour les fluides toxiques, nocifs, inflammables, explosifs ou coûteux, les fuites sont absolument inacceptables. Cela guide directement la sélection vers des pompes sans fuite.

II. Correspondance des matériaux pour les milieux corrosifs

• Acide sulfurique : l'acier au carbone fonctionne bien à des températures inférieures à 80 ℃ et à des concentrations >80 %, mais ne convient pas à un écoulement à grande vitesse ; des pompes en fonte à haute teneur en silicium, en alliage 20 ou à revêtement fluoré sont recommandées.
• Acide chlorhydrique : Presque aucun métal ne peut y résister ; les pompes magnétiques en polypropylène ou les pompes en perfluoroplastique sont préférées.
• Acide nitrique : l’acier inoxydable 304 est le choix conventionnel ; le titane est recommandé pour les conditions de travail à haute température.
• Acide acétique : l'acier inoxydable 316 convient à l'acide acétique dilué à haute température ; pour les concentrations élevées ou les milieux contenant des impuretés, il convient d'envisager des plastiques fluorés ou des aciers fortement alliés.
• Solutions alcalines (NaOH) : L'acier au carbone ordinaire est économique et pratique ; le titane ou l'acier inoxydable fortement allié peuvent être sélectionnés pour des conditions de température et de concentration élevées.
• Eau ammoniaquée : Le cuivre et les alliages de cuivre sont interdits ; d'autres matériaux sont généralement applicables.
• Eau de mer/saumure : l'acier inoxydable 316 a une meilleure résistance à la corrosion par piqûre ; l'acier au carbone doit être combiné avec des revêtements anticorrosion.
• Alcools, cétones, esters, éthers : fondamentalement non corrosifs, mais il convient de prêter attention à l'effet de gonflement des cétones/esters sur les joints en caoutchouc ; des joints en caoutchouc fluoré ou en PTFE doivent être utilisés.

III. Conception du système de pipeline

Quatre principes de conception de tuyauterie :

1. Sélection économiquement rationnelle du diamètre du tuyau

• Diamètre de tuyau trop petit → vitesse d'écoulement élevée → résistance élevée → demande de hauteur de charge accrue → puissance accrue → coûts d'exploitation plus élevés
• Un diamètre de tuyau trop grand → un investissement initial élevé → plus de surface au sol

Il est recommandé d'équilibrer technologie et économie grâce à des calculs hydrauliques.

2. Réduire les coudes et les raccords

Le rayon des coudes doit être 3 à 5 fois supérieur au diamètre du tuyau et l'angle doit être ≥90° autant que possible pour éviter les courants de Foucault et la perte de pression causée par des virages serrés.

3. Les vannes et clapets anti-retour doivent être installés du côté décharge.

• Les vannes de régulation sont utilisées pour ajuster les points de fonctionnement ;
• Les clapets anti-retour empêchent l'inversion de la pompe ou les coups de bélier causés par le reflux lorsque la pompe est arrêtée.

4. Vérifiez la tête d'aspiration positive nette (NPSH)

Combinez la hauteur d'aspiration du liquide, la position du niveau de liquide, la longueur de la canalisation et les raccords pour garantir que la hauteur d'aspiration positive nette disponible est supérieure à la hauteur d'aspiration positive nette requise de la pompe.

Stratégies de refroidissement pour les environnements à haute température

• <120 ℃ : la plupart des pompes chimiques peuvent réaliser une autolubrification et un refroidissement.
• 120 ~ 300 ℃ : Une cavité de refroidissement doit être installée sur le couvercle de la pompe, équipée d'une double garniture mécanique, et la pression du liquide de refroidissement doit être légèrement supérieure à la pression moyenne.
• 300 ℃ : Adoptez une structure de support centrale + une garniture mécanique à soufflet métallique.

Conclusion

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