Notre installation est composée d´une pompe centrifuge élevant de l´eau à partir du réservoir O vers le réservoir C (on les modélisera par des sources de pression à la pression atmosphérique Po=Pc=1 bar)
Données générales:
- g=9,81 m/s²
- masse volumique de l´eau = 1000 kg/m³
- viscosité dynamique de l´eau=0,001 Pa.s
- La pompe choisie est une pompe de type BPS16 de marque Jeumont Schneider, vous pouvez accéder à son fichier caractéristique en cliquant sur ce lien. Elle est entraînée à 980tr/mn. Les unités du fichier caractéristique sont "l/mn" et "bar" qui sont les unités par défaut du logiciel.
Pour le circuit nous considérerons que toutes les pertes de charges singulières, à l’exclusion des vannes , pourront être prises en compte par des longueurs équivalentes de conduites droites:
- diamètre des conduites: 0,6 m
- rugosité relative des conduites: 0,003
- longueurs équivalentes de conduites:
- de O à A: 18m
- de A à B: 0m
- de B à C: 102m
- altitudes:
- point O : 2m
- point C : 14m
- Modélisation du circuit sans variation de débit
Nous allons d’abord étudier le circuit sans dispositif de variation de débit.
Travail à réaliser:
- Modélisez ce circuit et effectuez un calcul de manière à déterminer le débit dans le circuit.
- Écrivez en texte, dans votre fichier, le débit obtenu par ce calcul.
- Modélisez ce circuit et effectuez un calcul de manière à déterminer le débit dans le circuit.
- Vanne utilisée en série avec la pompe
On place dans le circuit une vanne progressive permettant de créer des pertes de charge réglables et donc de faire varier le débit dans le circuit.
Travail à réaliser:
- Recopier et collez votre circuit, et rajouter un vanne progressive « variable hydraulic orifice transition at specified flow number » (
VOR00) en sortie de pompe avec ces caractéristiques:
- characteristic flow at maximum opening: 80 000L/min
- corresponding pressure drop: 0,001 bar
- orifice diameter at maximum opening: 600mm
- on pourra laisser les valeurs par défaut pour les autres paramètres
- l´ouverture de la vanne est commandée par une fonction de type signal, lorsque le signal vaut 0 la vanne est complètement fermée, l´ouverture de la vanne augmente avec le signal jusqu´à ce qu´il vaille 1, elle est alors ouverte au maximum.
- Déterminez la perte de pression entre l´entrée et la sortie de la vanne à fixer pour avoir un débit de Qv=42000 l/mn dans le circuit.
Attention, afin de laisser le chargement hydrostatique s´établir, vous devez lancer les calculs avec l´option « Stabilizing+Dynamic » ( dans les « run parameters » , l´onglet « Standard Options » ).
- Saisissez de manière explicite le résultat sur votre fichier.
- Recopier et collez votre circuit, et rajouter un vanne progressive « variable hydraulic orifice transition at specified flow number » (
- Mesure de la puissance hydraulique apportée au fluide
Pour la suite du travail vous aurez besoin de mesurer la puissance hydraulique apportée au fluide pour déterminer la puissance consommée par la pompe.
La puissance hydraulique apportée au fluide vaut:
Puissance Hydraulique=débit volumique*Différence de pression entrée sortie pompe.
Avec un débit volumique en mètres cube par seconde, une différence de pression en Pascal et une puissance en Watt.
pour cela vous pourrez utiliser les composants de mesure de débit
et de mesure de pression
couplés à des composants de la bibliothèque de traitement des signaux (signal, control and observers).
Travail à réaliser:
- Copiez et collez le circuit avec variation par une vanne placée en série de la pompe, modifiez-le avec des fonctions permettant de mesurer la puissance apportée fluide.
- Tracez la courbe de la puissance fournie au fluide par la pompe en fonction du débit, saisissez sur le tracé un texte permettant de comprendre exactement ce qui est tracé.
- Enregistrez cette courbe caractéristique au format image (.png) dans votre compte d´examen.
N´oubliez pas de donner un nom explicite à votre fichier, et de saisir une ligne d´explication sur votre tracé.
- Copiez et collez le circuit avec variation par une vanne placée en série de la pompe, modifiez-le avec des fonctions permettant de mesurer la puissance apportée fluide.
- Mesure de la puissance consommée par la pompe
La puissance électrique consommée par la pompe peut être déterminée à partir de son rendement global, la puissance apportée au fluide étant liée à la puissance électrique par la relation :
Puissance hydraulique=rendement global*Puissance électrique le rendement global étant un nombre adimensionnel compris entre 0 et 1.
Le rendement global de la pompe est fonction du débit de celle-ci, cette caractéristique se trouve dans le fichier « bps16rendement.data ».
Dans ce fichier le rendement est déterminé en fonction du débit en l/min.
Attention, les points saisis dans ce fichiers ne sont exact qu´a partir de 24000l/mn, en dessous les valeurs ont été déterminées par extrapolation (ça n´est pas le domaine de fonctionnement normal de la pompe).
Pour déterminer le rendement, vous utilisez une fonction « signal function of output defined by ASCII file »(FXA01
, dans le sous-menu table, functions de l´atelier signal, control and observers), qui fournira en sortie le rendement à partir du débit en l/min en signal d´entrée si vous associez le fichier « bps16rendement.data » à ce composant.
Travail à réaliser:
- Créez un nouveau circuit incluant les fonctions nécessaires pour mesurer la puissance consommée par la pompe.
- Tracez la puissance consommée par la pompe en fonction du débit dans le circuit pour les débits supérieurs à 24000l/mn
- Enregistrez la courbe au format image sous votre compte en la nommant « puissance_pompe ».
- Saisissez sur votre fichier la valeur de la puissance consommée par la pompe lorsque la vanne est réglée de manière à avoir un débit dans le circuit de 42000l/mn.
- Créez un nouveau circuit incluant les fonctions nécessaires pour mesurer la puissance consommée par la pompe.
- Vanne utilisée en parallèle avec la pompe (régulation par bipasse)
On peut aussi moduler le débit pompé dans le réservoir en réalisant une bipasse progressive entre le refoulement de la pompe et son aspiration. On place une vanne progressive en parallèle de la pompe, lorsque celle-ci est ouverte, le débit pompé dans le réservoir est inférieur au débit dans la pompe.
Attention, si on ouvre trop la vanne, la bipasse se comporte comme une vidange et même lorsque la pompe fonctionne, le réservoir C se vide vers le réservoir 0.
Travail à réaliser:
- Créez le circuit avec la bipasse.
Pour la vanne réglable, on prendra les mêmes caractéristiques que dans les précédentes parties du sujet.
- Déterminez la valeur du signal maximum d´ouverture de la vanne, indiquez cette valeur sur votre fichier.
Dans la suite du sujet, vous avez intérêt à travailler en dessous de cette valeur.
- Pour un débit de pompage réservoir de 42000l/mn déterminez le débit dans la pompe.
- Saisissez dans un texte, sur votre fichier, ces deux résultats.
- Créez le circuit avec la bipasse.
- Conclusion
En déduire quelle méthode de variation de débit est la plus appropriée avec cette pompe. Justifiez, par rapport à la caractéristique de la pompe.
Vous saisirez vos réponses sur votre fichier.