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Hydraulique urbaine Conduites en charge - installations de pompage.

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  • Hydraulique urbaine Conduites en charge - installations de pompage
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  • Relation de Bernoulli J 1-2 est la perte de charge entre le point 1 et le point 2
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  • Expression de la perte de charge  J 1-2 = j.L où j est la perte de charge unitaire en mcE/m de conduite où j est la perte de charge unitaire en mcE/m de conduite L est la longueur de la conduite en m L est la longueur de la conduite en m
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  • Détermination de la perte de charge unitaire ou
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  • Calcul de Calcul de Formule de Colebrook Avec Re nombre de Reynolds, k rugosité D diamètre
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  • Calcul de Calcul de Function La(Q, D, k) Pi = 3.14159265358979 Nu = 0.00000101 Q = Q / 1000 D = D / 1000 Re = 4 * Q / Pi / D / Nu M = 2 / Log(10) N = 2.51 / Re p = k / 3.71 / D / 1000 X0 = 7 dX = 0.000001 u_F = X0 + M * Log(N * X0 + p) dF = 1 + M * N / (N * X0 + p) Xr = X0 - u_F / dF While Abs(Xr - X0) > dX X0 = Xr u_F = X0 + M * Log(N * X0 + p) dF = 1 + M * N / (N * X0 + p) Xr = X0 - u_F / dF Wend If Re < 2320 Then La = 64 / Re Else La = 1 / Xr / Xr End Function Exemple de module visual basic permettant de calculer connaissant le débit Q en l/s, le diamètre D en mm et la rugosité k en mm
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  • Calcul approché r fonction uniquement de la rugosité k ou formule de Darcy
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  • Formule de Darcy Tuyaux usagés  = 0,000507 et  = 0,000 0129 Tuyaux neufs  = 0,000254 et  = 0,000 0065
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  • Valeurs de r  Ces valeurs de r, associées à la nature des conduites, permettent d ’effectuer, avec une bonne précision, le calcul simplifié des pertes de charge
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  • Exemples de calcul Les calculs approchés ou utilisant la formule de Colebrook peuvent s ’effectuer dans une feuille Excel
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  • Installation de pompage Pompe A B Hauteur manométrique Hm Hm = H B - H A + J asp + J ref Si A et B à l ’air libre H B - H A = H géom
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  • Installation de pompage h asp H géom J asp J ref
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  • Puissance - rendement  P utile =  QHm  Rendement pompe  p = P utile /P absorbée  Rendement moteur  m = P absorbée /P électrique  Rendement groupe  g =  p.  m P Pompe P utile M Moteur P absorbée P électrique
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  • Caractéristique Q-H Hauteur Débit Variations de la hauteur manométrique avec le débit Donnée fournie par le fabricant
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  • Caractéristique Puissance Puissance absorbée Débit Variations de la hauteur manométrique avec le débit Donnée fournie par le fabricant
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  • Caractéristique rendement Rendement Débit Variations du rendement avec le débit Donnée fournie par le fabricant
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  • Plage d’utilisation Débit Hauteur manométrique Rendement Puissance absorbée Rdt maxi Plage d’utilisation optimale
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  • Influence de la vitesse de rotation (1)  Vitesse de rotation n quand n varie les caractéristiques évoluent. Q’/Q = n’/n H’m/Hm = (n’/n)²  Exemple n’ = 2 n Q’/Q = n’/n = 2 H’m/Hm = (n’/n)² = 4 Hauteur Débit Vitesse de rotation n’ Vitesse de rotation n QQ’=2Q Hm H’m = 4Hm
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  • Influence de la vitesse de rotation (2)  P’ absorbée /P absorbée =(n’/n) 3  Rendement ne varie pas avec n Débit Rendement Puissance absorbée
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  • Couplage des pompes  Couplage en parallèle Hm 1 = Hm 2 = Hm Q = Q 1 +Q 2  Couplage en série Hm = Hm 1 +Hm 2 Q 1 = Q 2 = Q Q Q2Q2 Q1Q1 Q Hm 1 Hm 2 Hm
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  • Couplage en parallèle de 2 pompes identiques Hauteur Débit Hm 1 Q1Q1 Q=2Q 1 Pompe P 1 Pompe équivalente = Hm
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  • Couplage en parallèle de 2 pompes identiques Hauteur Débit Hm 1 Q1Q1 Q=2Q 1 Pompe P 1 Pompe équivalente = Hm
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  • Conduite de refoulement  Dimensionnement économique Calcul approché avec une vitesse maximum Calcul approché avec une vitesse maximum Formule de Bresse Formule de Bresse Formule de KOCH et VIBERT Formule de KOCH et VIBERT  Calcul économique de l ’installation Coût mini Diamètre économique Coûts Diamètre
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  • Formule de Vibert  e = prix du kWh électrique  f = prix du kg de fonte  n est la fraction journalière de pompage  t = taux d’amortissement sur une durée d
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  • Calcul de la hauteur manométrique minimale  Le diamètre de la conduite de refoulement ayant été choisi, on peut alors calculer les pertes de charge et en déduire : Hm 0 = H B - H A + J asp + J ref Valeur minimale que doit prendre la hauteur manométrique de la pompe.
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  • Catalogue constructeur  Le fabricant fournit les caractéristiques hydrauliques des pompes qu’il fabrique, souvent à raison d’une pompe par page de catalogue.  Il rassemble aussi les caractéristiques de toute une gamme de production sur un même document
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  • Exemple : Q = 30 l/s ; Hm 0 = 25 m 25
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  • Influence de la vitesse de rotation
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  • Caractéristique de l’installation Hauteur Débit Hgéom J tot Courbe qui représente les variations de C = Hgéom+J asp +J ref en fonction du débit
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  • Point de fonctionnement Hauteur Débit F, Point de fonctionnement Hm = Hgéom+Jasp+Jref F QfQf Hm f Q f = débit dans l’installation
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  • Aspiration La pression absolue à l’entrée de la pompe (P e ) doit être suffisante pour éviter la cavitation La pression absolue à l’entrée de la pompe (P e ) doit être suffisante pour éviter la cavitation P e > P vapeur saturante h asp J asp
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  • Net Positive Succion Head  NPSH disponible =  NPSH requis, caractéristique de la pompe, fonction du débit, fournie par le constructeur  Condition à respecter pour éviter la cavitation : NPSH disponible > NPSH requis
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  • Protection anti bélier  Volant d ’inertie  Soupape de décharge  Réservoir d ’air  Cheminée d ’équilibre
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  • Liens  www.directindustry.com www.directindustry.com Documentation sur les pompes et autres produits industriels:  www.bonna.fr www.bonna.fr Fabricant de composants en béton et béton armé  www.generale-des-eaux.fr www.generale-des-eaux.fr
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