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ATELIER SYSTEMES HYDRAULIQUES ET PNEUMATIQUES INDUSTRIELS POMPE A PISTON Classe

ATELIER SYSTEMES HYDRAULIQUES ET PNEUMATIQUES INDUSTRIELS POMPE A PISTON Classe :……………………..………… Groupe:………………. Nom Prénom N° TP N° 1 ETUDE D’UNE POMPE A PISTON ISETKR ISET de Kairouan 1 ARFAOUI & CHERMITI ATELIER SYSTEMES HYDRAULIQUES ET PNEUMATIQUES INDUSTRIELS POMPE A PISTON ETUDE D’UNE POMPE A PISTON Niveau : IV Profil : Génie Mécanique (CFM & MI) Durée : 3 heures OBJECTIFS : • Déterminer la hauteur Manométrique Totale (H.M.T.) en fonction du débit et de la vitesse. • Déterminer la charge nette d'aspiration (N.P.S.H.) en fonction du débit. • Tracer les caractéristiques d’une pompe à piston CONDITIONS DE MISE EN ŒUVRE : • Banc d’étude d’une pompe à piston PRE REQUIS : • Principe de fonctionnement d’une pompe • Caractéristiques d’une pompe • Calcul des différents paramètres d’une pompe • Interprétation d’une courbe CRITERES D’EVALUATION :  Méthodologie de travail  Utilisation correcte du matériel  Interprétation  Comportement  Aptitude au travail de groupe  Compte rendu  Autonomie ISETKR ISET de Kairouan 2 ARFAOUI & CHERMITI ATELIER SYSTEMES HYDRAULIQUES ET PNEUMATIQUES INDUSTRIELS POMPE A PISTON DOSSIER TECHNIQUE I. DISPOSITIF EXPERIMENTAL : I.1. Descriptif de l’installation Il est constitué de ;(voir figure) I.1.1. Un bac de lancement, polyéthylène haute densité, translucide. Volume utile 170 litres, équipé de : 1 Alarme de niveau bas. 1 Tranquilliseur sur retour d'eau de la pompe. 1 Vanne de vidange, 1/4 tour, Laiton Chromé I.1.2. Un couvercle de protection, P.V.C. cristal. I.1.3. Une pompe d'alimentation et d'étude. Type piston. Débit 2 m3/h. Moteur électrique 1.5 kW, 240/400 V, 50 Hz, monophasé. I.1.4. Un ENSEMBLE d'ASPIRATION P.V.C. cristal, équipé de: 1 Clapet de pied avec crépine. 1 Vanne d'arrêt, l/4 tour, P.V.C., DN25. 1 Tubulure de prise de pression. I.1.5. Un ENSEMBLE de REFOULEMENT P.V.C. cristal, équipé de: 1 Tubulure de prise de pression. 1 Soupape de sécurité, Bronze. II. INSTRUMENTATION II.1. Mesures de la pression. 1 Mano-vacuomètre sur aspiration, échelle - l à + 0.6 bars. 1 Manomètre sur refoulement pompe, échelle 0 à 10 bars. II.2. Mesure et réglage du débit, composée de: 1 Débitmètre à flotteur, échelle 300/3000 l/h. 1 Vanne de réglage, type à membrane, PVC. ISETKR ISET de Kairouan 3 ARFAOUI & CHERMITI ATELIER SYSTEMES HYDRAULIQUES ET PNEUMATIQUES INDUSTRIELS POMPE A PISTON II.3. 1 MESURE et REGLAGE de VITESSE POMPE manuelle, composée de: 1 Variateur de vitesse électronique, commande par potentiomètre. II.4. COFFRET DE COMMANDE et d'INTERFACE composée de: 1 Armoire IP55. 1 Interrupteur général. 1 Ensemble de fusibles. 1 Protection par coup de poing d'arrêt d'urgence. Boutons Marche/Arrêt et tout le matériel d'interfaçage de l'instrumentation spécifique au pilote. II.5. OSSATURE SUPPORT A ROULETTES. Tubes acier peint "EPOXY" ou inox 304L. Encombrement : Lar : 1600 mm Prof: 700 mm Haut : 1750 mm Poids :120 kg ISETKR ISET de Kairouan 4 ARFAOUI & CHERMITI ATELIER SYSTEMES HYDRAULIQUES ET PNEUMATIQUES INDUSTRIELS POMPE A PISTON III. ETUDE THEORIQUE III.1. Calcul de la hauteur manométrique totale: H. M. T. Considérons deux points 1 et 2, le premier à l'entrée et le second à la sortie de la pompe, et supposons que la pompe fournisse un débit Q. La conservation de l'énergie d'un liquide traversant une machine hydraulique s'écrit : 2 2 2 2 1 1 1 V 2 1 2 gz p V 2 1 gz p ρ + ρ + = ρ + ρ + Tous les termes de l'équation précédente sont des termes de pression (Energie par unité de volume J/m3 = N/m2 = Pa). E : Energie fournie par la pompe au liquide, en (Pa). V : Vitesse moyenne dans la conduite, en (m/s). z : Côte du point par rapport à un plan de référence, en (m). p : Pression statique absolue ou effective, en (Pa). La hauteur manométrique totale de la pompe est : g E H.M.T × ρ = C'est l'énergie fournie par la pompe exprimée en terme de hauteur, en (m) ( ) g 2 V V z z g p p H.M.T 2 1 2 2 1 2 2 1 − + − + ρ − = Dans notre cas, le diamètre des conduites est le même : 2 2 1 d Q 4 V V π = = et z2 - z1 ≈ 0 de l'ordre de quelques centimètres. D'où : g p p T. M. H. 1 2 ρ − = Remarque : La hauteur manométrique totale peut être exprime en pascale (Pa) toute en écrivant : 2 1 P P T. M. H. − = ISETKR ISET de Kairouan 5 ARFAOUI & CHERMITI ATELIER SYSTEMES HYDRAULIQUES ET PNEUMATIQUES INDUSTRIELS POMPE A PISTON III.2. Calcul de la charge nette d'aspiration: N. P. S. H. ( ) ( ) 4 3 2 2 V vap 1 10 25 g 2 Q 16 g P P H . S . P . N − × × π × × × + ρ × − = avec: - N.P.S.H. =Charge nette d'aspiration ( mCE) - P 1 = Pression absolue d'aspiration ( Pa) - P vap = Pression de vapeur saturante (Pa à 20°C=0.023 bar ) - g = Accélération ( m/s2) - ρ = Masse volumique du liquide (kg/m3) ( ρ eau =1000 kg/m3 - Q v = Débit volumique ( m3/s ) - d =Diamètre de la tuyauterie ( 25 mm ) - 1 bar = 10.197m CE ISETKR ISET de Kairouan 6 ARFAOUI & CHERMITI ATELIER SYSTEMES HYDRAULIQUES ET PNEUMATIQUES INDUSTRIELS POMPE A PISTON DOSSIER PEDAGOGIQUE IV. MANIPULATION 1 II s'agit d'observer les variations des pressions et du débit en fonction de la vitesse de rotation du moteur de la pompe, puis d'effectuer différents calculs à partir de ces mesures. IV.1. Mode opératoire Etat des vannes : F= fermée 0= ouverte ↕ = variable − Après avoir positionné les vannes, mettre en marche la pompe et régler avec le variateur de fréquence la vitesse de celle-ci pour obtenir une vitesse de 1250 tr/mn puis régler la vanne aval du débitmètre (V3) de manière à obtenir un débit de 1800 l/h, − Relever les valeurs de la vitesse de rotation du moteur, du débit sur le débitmètre et des pressions amont et aval (P 1 et P 2), − Effectuer d'autres mesures pour des valeurs différentes de la vitesse de rotation du moteur à l'aide du potentiomètre. IV.2. Mesures et calculs expérimentaux sur banc de référence N (tr/mn) Qv (l/h) Pamont (bar) Paval (bar) H.M.T. (m) 200 350 501 651 800 950 1101 V1 V2 V 3 O O puis ↕ F ISETKR ISET de Kairouan 7 ARFAOUI & CHERMITI ATELIER SYSTEMES HYDRAULIQUES ET PNEUMATIQUES INDUSTRIELS POMPE A PISTON avec: N = Vitesse de rotation du moteur Qv = Débit volumique P amont = Pression relative d'aspiration de la pompe (P 1) P aval = Pression relative de refoulement de la pompe (P 2) H.M.T. = Hauteur manométrique totale IV.3. Courbe : Sur le graphe suivant tracer la courbe représentative de la hauteur manométrique totale en fonction du débit H.M.T = f (Qv) IV.4. Conclure ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………. ISETKR ISET de Kairouan 8 ARFAOUI & CHERMITI ATELIER SYSTEMES HYDRAULIQUES ET PNEUMATIQUES INDUSTRIELS POMPE A PISTON V. MANIPULATION 2 Observation des variations des pressions amont et aval en faisant varier le débit à l'aide de la vanne de sortie de la pompe (V3) pour une vitesse de rotation du moteur stable. Etat des vannes : F= fermée O =ouverte ↕= variable V.1. Mode opératoire − Positionner les vannes puis mettre en marche la pompe, − Régler avec le variateur de fréquence la vitesse de la pompe (cette vitesse ne sera pas modifiée pendant la durée de la manipulation) à 1000 tr/mn, − Relever sur les manomètre les pressions amont (P1) et aval (P2) et le débit (Qv), − Relever différentes mesures en augmentant à chaque fois la pression de 0.5 bar à l'aide de la vanne V2, − Cette manipulation sera effectuée avec 2 valeurs de vitesse. V.2. Mesures et calculs expérimentaux sur banc de référence N=1000tr/mn Qv1 (l/h) P1amont (bar) P1aval (bar) H.M.T. (m) N.P.S.H. (Pa) 1400 1420 1450 1450 1475 1475 1480 1480 1500 1500 1520 1520 1540 V1 V2 V3 O ↕ F ISETKR ISET de Kairouan 9 ARFAOUI & CHERMITI ATELIER SYSTEMES HYDRAULIQUES ET PNEUMATIQUES INDUSTRIELS POMPE A PISTON N=750tr/mn Qv1 (l/h) P1amont (bar) P1aval (bar) H.M.T. (m) N.P.S.H. (mCE) 980 1000 1000 1025 1050 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 avec : N = Vitesse de rotation du moteur Qv = Débit volumique P amont = Pression relative d'aspiration de la pompe (P l) P aval = Pression relative de refoulement de la pompe (P 2) H.M.T. = Hauteur manométrique totale N.P.S.H = Charge nette d'aspiration V.3. Courbe : Sur le graphe suivant tracer la courbe représentative de la Charge nette d'aspiration en fonction du débit pour chaque valeur de fréquence de rotation N N.P.S.H = f (N) ISETKR ISET de Kairouan 10 ARFAOUI & CHERMITI ATELIER SYSTEMES HYDRAULIQUES ET PNEUMATIQUES INDUSTRIELS POMPE A PISTON V.4. Conclure ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………. ISETKR ISET de Kairouan 11 ARFAOUI & CHERMITI uploads/Industriel/ tp-1-etude-pompe-piston-pdf 1 .pdf