Conception de processus de pompe et
Calculs

Guide de sélection de la pompe à lisier adaptée à votre application

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Sélection d'une pompe à lisier:

1. Déterminez le débit

Pour dimensionner et sélectionner une pompe, nous déterminons d'abord le débit. Dans un environnement industriel, le débit dépendra souvent du niveau de production de l'usine. La sélection du bon débit peut être aussi simple que de déterminer qu'il faut 100 gpm (6.3 L / s) pour remplir un réservoir dans un laps de temps raisonnable ou le débit peut dépendre d'une interaction entre les processus qui doit être soigneusement analysée.

2. Déterminez la tête statique

Il s'agit de prendre des mesures de la hauteur entre la surface du fluide du réservoir d'aspiration et la hauteur d'extrémité du tuyau de refoulement ou l'élévation de la surface du fluide du réservoir de décharge.

3. Déterminez la tête de friction

La tête de friction dépend du débit, de la taille du tuyau et de la longueur du tuyau. Ceci est calculé à partir des valeurs des tableaux présentés ici (voir tableau 1). Pour les fluides différents de l'eau, la viscosité sera un facteur important et le tableau 1 n'est pas applicable.

4. Calculez la tête totale

La tête totale est la somme de la tête statique (rappelez-vous que la tête statique peut être positive ou négative) et la tête de friction.

5. Sélectionnez la pompe

La sélection de la pompe est basée sur la hauteur totale et le débit requis ainsi que sur l'adéquation à l'application.

Calculs de la pompe à lisier

Les paramètres suivants doivent être déterminés lors du calcul d'un Pompe à boue

Taille et distribution des particules

La taille de particule d50 (d85) est une mesure du pourcentage de particules dans la suspension avec une certaine taille ou moins.

La valeur est déterminée en tamisant les solides à travers des tamis à mailles variables, puis en pesant chaque fraction. Une courbe de tamisage peut alors être dessinée et le pourcentage de particules de différentes tailles peut être lu.

Ex: d85 = 3 mm signifie que 85% des particules ont un diamètre de 3 mm ou moins.

Fraction massique de petites particules
La fraction de particules inférieures à 75 µm. Il est important de déterminer le pourcentage de petites particules dans la suspension. Les particules inférieures à 75 µm peuvent dans une certaine mesure faciliter le transport de particules plus grosses. Cependant, si le pourcentage de particules inférieures à 75 µm dépasse 50%, le caractère de la suspension évolue vers une non sédimentation.

Concentration de solides
La concentration de particules dans la suspension peut être mesurée en pourcentage en volume, Cv, et en pourcentage en poids, Cm

Densité / gravité spécifique

Solides
La densité des solides est indiquée comme la gravité spécifique. Cette valeur, SGs, est déterminée en divisant la densité du solide par la densité de l'eau

d'eau
La densité de l'eau est de 1000 kg / m3. Le SG de l'eau est de 1,0 à 20 ° C. La valeur varie quelque peu avec
température.

 Slurry
La densité de la suspension peut être déterminée à l'aide d'un nomographe. Deux des valeurs de SG, Cv et Cm, doivent être connues

Forme des particules

La forme des particules est très importante pour le comportement du lisier lors du pompage et pour l'usure de la pompe et du système de tuyauterie. Le facteur de forme indique la déviation des particules de suspension par rapport à une sphère parfaite.

Caractéristiques du lisier

Les lisiers peuvent être divisés en règlement et non-réglant les types.

Boue non décantante
Une suspension dans laquelle les solides ne se déposent pas au fond, mais restent en suspension pendant une longue période. Une suspension non décantante agit de manière homogène et visqueuse, mais les caractéristiques ne sont pas newtoniennes.

Taille des particules: moins de 60-100 µm.

Une suspension non décantante peut être définie comme un mélange homogène.

Mixture homogène
Un mélange de solides et de liquides dans lequel les solides sont uniformément répartis.

 

 

Décantation du lisier
Ce type de lisier se dépose rapidement pendant le temps correspondant au processus, mais peut être maintenu en suspension par turbulence. Taille des particules: supérieure à 100 µm.

Une suspension de décantation peut être définie comme un mélange pseudo-homogène ou hétérogène et peut être totalement ou partiellement stratifiée.

 

Mélange pseudo-homogène
Un mélange dans lequel toutes les particules sont en suspension mais dont la concentration est plus importante vers le bas.

 

Une mixture hétérogène
Un mélange de solides et de liquide dans lequel les solides ne sont pas uniformément répartis et ont tendance à être plus concentrés dans le fond du tuyau ou du récipient de confinement (comparé à la boue de décantation).

 

 

 

Caractéristiques du lisier

Définitions liquides

À l'exception de la densité, les caractéristiques d'un liquide sont déterminées par sa viscosité.

Les liquides se déforment continuellement tant qu'une force leur est appliquée. On dit qu'ils coulent. Lorsqu'un écoulement a lieu dans un liquide, il s'oppose à un frottement interne résultant de la cohésion des molécules. Ce frottement interne est la propriété d'un liquide appelé viscosité.

La viscosité des liquides diminue rapidement avec l'augmentation de la température.

Liquides newtoniens
Les liquides newtoniens donnent une contrainte de cisaillement linéaire et proportionnelle au gradient de vitesse ou au taux de cisaillement. L'eau et la plupart des liquides sont newtoniens.

Liquides non newtoniens
Certains liquides, tels que les boues à base d'eau contenant de fines particules, n'obéissent pas à la simple relation entre la contrainte de cisaillement et le taux de cisaillement. Ils sont appelés
liquides non newtoniens.

Certains liquides non newtoniens ont la propriété unique de ne pas s'écouler jusqu'à ce qu'une certaine contrainte de cisaillement minimale soit appliquée. 

Performance de la pompe
La performance d'une pompe centrifuge pompant le lisier diffère de la performance avec de l'eau propre
en fonction de la quantité de particules solides dans la suspension.

Cette différence dépend des caractéristiques de la suspension (granulométrie, densité et forme, comme décrit
dans le chapitre précédent). Les facteurs qui sont affectés sont la puissance (P), la tête (H) et le rendement (η). Les différences entre le lisier et l'eau sont schématisées dans les courbes ci-dessous

Courbes de performance de la pompe

La conception du système

Tête statique
La tête statique est la différence de hauteur verticale entre la surface de la source de lisier et le point de décharge.

Pertes par friction
Lorsque le liquide commence à s'écouler à travers la conduite de refoulement et les vannes, une friction se produit. Lors du pompage de lisier, les pertes par frottement causées par la rugosité des tuyaux, les coudes et les vannes sont différentes par rapport au
pertes correspondantes lors du pompage de l'eau. 

Tête de décharge totale
Cette valeur est utilisée pour les calculs des pompes et comprend la charge statique plus les pertes par frottement causées par les tuyaux et les vannes, converties en mètres d'eau.

Tête de décharge totale de la pompe

Vitesse critique
En général, la vitesse d'écoulement dans les tuyaux doit être maintenue au-dessus d'une certaine valeur minimale. Si la vitesse d'écoulement est trop élevée, les pertes par frottement augmenteront. Cela peut également augmenter l'usure du système de tuyauterie. Des vitesses d'écoulement trop faibles entraîneront une sédimentation dans les tuyaux et, par conséquent, une augmentation des pertes.

Ceci est illustré dans le diagramme ci-dessous, dans lequel la vitesse critique (Vc) indique la vitesse optimale où les pertes sont réduites au minimum.

Lors du calcul d'une pompe à lisier pour un certain débit, la vitesse d'écoulement souhaitée (V) doit être comparée à la vitesse critique (Vc) pour la boue et le système de canalisations en question. Comme le montre la figure ci-dessous, la vitesse idéale (marquée en vert) est immédiatement supérieure à la vitesse critique mais avec une marge pour les cas extrêmes qui peuvent survenir.

Pour déterminer la vitesse critique, le diamètre du tuyau et la taille des particules (d85) doivent être connus. La valeur est ensuite corrigée avec un facteur, qui dépend de la densité des solides.

Dimensionnement de la pompe

Le diagramme ci-dessus montre, schématiquement:
- la courbe de pompe pour l'eau
- la courbe réduite pour le lisier
- le point de fonctionnement du lisier, c'est-à-dire le point d'intersection de la courbe du système de pompe et de la courbe de performance.

Courbe système avec corrélation pour 
décantation des effets de lisier

Autres considérations

Chaque fois que des pompes sont utilisées, il est important que la pression d'entrée de la pompe dépasse la pression de vapeur du liquide à l'intérieur de la pompe. La pression d'entrée nécessaire indiquée pour la pompe, NPSH req ne doit pas être inférieure à la valeur disponible dans le système de pompe, NPSH.

La valeur disponible dépend de la pression de l'air ambiant (hauteur au-dessus du niveau de la mer), de la pression de vapeur du liquide, de la densité du lisier et du niveau dans le puisard.

Exemple: pompage d'un lisier à base d'eau à une hauteur de 1000 m au-dessus du niveau de la mer. Température du liquide 40 ° C, niveau du liquide 2 mètres au-dessus de l'entrée de la pompe.

Formule:
NPSHa = pression d'air - pression de vapeur + niveau à l'entrée du puisard.

NPSHa = 9,2 - 0,4 + 2 = 10,8

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