Rendement des pompes

L'évaluation des pertes mécaniques dans un circuit est un problème qui ne doit jamais être négligé car ces pertes sont pénalisantes sur 2 plans différents :

  • elles occasionnent une perte d'énergie théoriquement disponible

  • l'énergie mécanique perdue se dissipe en chaleur qui se répand dans tout le circuit.

Cette chaleur conditionne :

  • la température maximale du fluide aux points de distribution de cette chaleur,

  • le dimensionnement du réservoir dont l'une des fonctions est est d'assurer le refroidissement du fluide

  • le nécessité, dans certain cas, d'un complément de refroidissement par un système d'échangeur fluide / air ou fluide / eau.

Les pertes mécaniques dans une pompe ont 2 origines :

  • les frottements mécaniques et visqueux

  • les fuites internes et la compressibilité du fluide

FondamentalFrottements mécanique et visqueux

Les frottements mécaniques existent sur tous les types de pompes malgré le soin apporté à leur conception. Ils se produisent au niveau :

  • du guidage en rotation de l'arbre : dans les paliers, roulements et joints,

  • des éléments réalisant le pompage : palettes, pistons, ou engrenages.

Les frottements visqueux se produisent à tous les endroits où le fluide est cisaillé : conduits sinueux, systèmes de distribution.

La conséquence est que pour une pression de refoulement effective P imposée à la pompe (en plus de la pression atmosphérique), le couple réel absorbé Créel par son arbre est plus important que le couple théorique Cth.

On définit alors le rendement mécanique de la pompe par :

η méc = C th C réel %eta _{méc} `= ` { C_{th}} over { C_{réel}}

FondamentalFuites internes et compressibilité du fluide

Le débit de fluide refoulé Qs = Qréel (dans le circuit) par la pompe est plus faible que le débit aspiré Qe = Qth à cause :

  • de la pression de refoulement : le volume occupé par le fluide dépend de la pression car il est légèrement compressible.

  • des fuites internes à la pompe : une partie du fluide aspiré retourne à la bâche (réservoir) et n'est donc pas refoulé dans le circuit hydraulique.

Fuites internes des pompesInformations[1]

On définit alors un rendement volumétrique :

η vol = Q réel Q th %eta_{vol} `= ` { Q_{réel}} over { Q_{th}}

DéfinitionRendement global d'une pompe

Pour tenir compte des 2 types de pertes, on définit le rendement global de la pompe :

η global = η méc . η vol = Puissance hydraulique en sortie de pompe Puissance mécanique fournie sur l ' arbre %eta_{global} `= ` %eta_{méc} `. `%eta_{vol} `= ` {Puissance hydraulique en sortie de pompe} over {Puissance mécanique fournie sur l'arbre}