Que sont la perte hydraulique, la perte volumétrique et la perte mécanique d'une pompe centrifuge ?

Dans le processus de conversion d'énergie d'unpompe centrifuge, toute la puissance d'entrée ne peut pas être efficacement convertie en énergie de pression et en énergie cinétique du liquide. En fonctionnement réel, une perte d’énergie inévitable existe toujours. Selon le mécanisme physique de perte d'énergie, la perte d'une pompe centrifuge est généralement divisée en trois catégories : perte hydraulique, perte volumétrique et perte mécanique. Ces trois types de pertes déterminent conjointement le rendement global de la pompe.

I. Perte hydraulique

Définition : La perte hydraulique, également appelée perte de débit, fait référence à la perte d'énergie générée lorsque le liquide s'écoule à travers les composants d'écoulement à l'intérieur de la pompe. En termes de résultats, cela se manifeste par la différence entre la hauteur théorique et la hauteur réelle de la pompe. C'est le principal facteur affectant l'efficacité de la pompe.

Causes : La perte hydraulique est principalement composée des trois aspects suivants :

1. Perte de choc : lorsque le liquide entre ou s'écoule de la roue, si sa direction d'écoulement n'est pas cohérente avec la direction conçue des pales ou des passages d'écoulement, un impact et un changement soudain de direction se produiront, entraînant une perte de choc. Cette situation est particulièrement importante lorsque la pompe fonctionne loin de son point de meilleur rendement (BEP).
2. Perte par friction : Le liquide lui-même a une viscosité. Lorsqu'il traverse les parois intérieures rugueuses de la chambre d'aspiration, les passages d'écoulement de la turbine, la volute et d'autres composants, une résistance de frottement sera générée et cette partie de l'énergie sera convertie en énergie thermique et perdue. Plus le passage d'écoulement est long et rugueux, plus la perte par friction est importante.
3. Perte de Foucault : En raison du nombre limité de pales de la turbine, il est impossible de guider parfaitement tout le liquide. Une partie du liquide générera un flux de circulation (tourbillon relatif) à l’intérieur de la roue, entraînant une consommation d’énergie. Dans le même temps, le changement de forme du passage d'écoulement provoquera également des tourbillons locaux et entraînera des pertes.

L'ampleur de la perte hydraulique affecte directement la tête de pompe, et nous pouvons mesurer son degré d'influence par l'efficacité hydraulique (ηh).

II. Perte volumétrique

Définition : La perte volumétrique, également appelée perte par fuite, est la perte d'énergie causée par une fuite de débit. Plus précisément, une partie du liquide haute pression pressurisé par la roue n'est pas efficacement acheminée vers la sortie de la pompe, mais s'échappe vers la zone basse pression (telle que l'entrée de la roue) à travers divers espaces à l'intérieur de la pompe.

Causes :

1. Fuite du jeu de la bague d’étanchéité : C’est la partie principale de la perte volumétrique. Pour éviter tout frottement entre la roue rotative à grande vitesse et le corps de pompe stationnaire, un jeu (c'est-à-dire le jeu de la bague d'usure) doit être laissé entre eux. Le liquide haute pression à la sortie de la pompe reviendra vers l’entrée à travers cet espace.
2. Fuite du dispositif d'équilibrage : dans les pompes à plusieurs étages ou dans certaines pompes à un étage conçues pour équilibrer la force axiale, les structures telles que les trous d'équilibrage, les disques d'équilibrage ou les tuyaux d'équilibrage provoqueront également le reflux d'une partie du liquide à haute pression, entraînant des pertes.
3. Fuite du joint d'arbre : Une petite quantité de liquide peut également s'échapper du joint d'arbre, ce qui, bien que représentant une petite proportion, est également inclus dans la perte volumétrique.

La perte volumétrique conduit à ce que le débit de sortie réel de la pompe soit inférieur à son débit théorique. Son ampleur est mesurée par l'efficacité volumétrique (ηv). À mesure que la pompe s'use, le jeu de la bague d'étanchéité augmentera progressivement et la perte volumétrique augmentera également en conséquence.

III. Perte mécanique

Définition : La perte mécanique fait référence à l'énergie consommée par l'arbre de la pompe pour surmonter diverses frictions mécaniques lors de la rotation. Cette partie de l’énergie est finalement dissipée sous forme d’énergie thermique.

Causes :

1. Perte par friction du disque : une friction importante se produit entre les plaques de recouvrement extérieures (plaques de recouvrement avant et arrière) de la roue rotative à grande vitesse et le liquide dans la cavité de la pompe, ce qui constitue la principale partie de la perte mécanique.
2. Perte de friction des roulements : les roulements ou les paliers lisses utilisés pour supporter l'arbre de la pompe généreront une force de friction pendant le fonctionnement.
3. Perte de friction du joint d'arbre : qu'il s'agisse d'un joint d'étanchéité ou d'un joint mécanique, le dispositif d'étanchéité frottera contre l'arbre de la pompe ou le manchon d'arbre, consommant une partie de l'énergie.

La perte mécanique signifie qu'une partie de la puissance à l'arbre transmise par le moteur est consommée avant d'atteindre la roue pour effectuer un travail sur le liquide. Son ampleur est mesurée par l'efficacité mécanique (ηm).

Conclusion

Comprendre la perte hydraulique, la perte volumétrique et la perte mécanique des pompes centrifuges constitue non seulement la base de l'apprentissage professionnel des machines à fluides, mais également un moyen technique important pour atteindre les objectifs du « double carbone » et promouvoir les économies d'énergie et la réduction de la consommation dans le domaine industriel. Grâce à une conception scientifique, un fonctionnement et une maintenance raffinés et un contrôle intelligent, nous sommes pleinement capables de minimiser ces « pertes invisibles » et de libérer le potentiel maximum du système de pompe. À l'avenir,Teffikocontinuera d'approfondir ses recherches sur les solutions fluides à haute efficacité, contribuera à la mise à niveau écologique de l'industrie et exploitera chaque énergie qui circule avec vous.