Comprendre la capacité de la pompe
Les pompes sont classées en trois types : alternatives, à membrane et centrifuges. En raison de leur durabilité et de leurs performances, les pompes centrifuges sont utilisées dans de nombreux systèmes de traitement des boues. pompe centrifuge déplace la boue dans le système en faisant tourner une turbine.
Deux paramètres principaux définissent la capacité d'une pompe : la pression de refoulement et le débit. Les fabricants fournissent à chaque pompe une courbe comparant la pression et le débit. Cette courbe détermine si une pompe est adaptée à notre application.
Plus l'application est complexe, plus il est crucial de faire appel à un expert pour déterminer les caractéristiques de conception requises. Cependant, certaines étapes fondamentales peuvent être suivies dans toutes les situations. Lisez ci-dessous pour comprendre les calculs de débit et de pompe à boues.
Choisir une pompe à lisier : que devez-vous prendre en compte ?
Calculer le débit
Il est essentiel de calculer le débit avant de dimensionner et de sélectionner une pompe. En milieu industriel, le débit est souvent déterminé par le stade de production de l'usine. Il peut s'agir simplement de calculer que 6,3 L/s (100 gpm) sont nécessaires pour remplir un réservoir dans un volume approprié, ou même que le volume total soit affecté par un contact de procédure nécessitant une analyse approfondie.
Calculer la hauteur statique
La hauteur entre le niveau de liquide du récipient à vide et la hauteur de l'extrémité du tuyau de sortie, ou la hauteur entre le niveau de liquide du réservoir de dispersion et la hauteur de l'extrémité du tuyau de drainage, doit être surveillée.
Calculer la charge de frottement
La vitesse du fluide, la taille et la longueur de la conduite déterminent la hauteur de charge. Le rôle de la hauteur de charge de frottement est essentiel car elle est au service de la conduite principale.
Déterminer ou calculer la hauteur totale
La puissance de compression résulte du débit (qui peut être positif ou négatif) et de la hauteur interfaciale.
Sélection de la pompe
La sélection de la pompe est basée sur les exigences de hauteur manométrique totale et de débit et sur l'adéquation de l'application.
Détermination et calculs de la pompe à boues
Lors du calcul d'une pompe à lisier, les mesures du processus doivent être calculées.
Taille et distribution des particules
La taille des particules d50 (d85) est une proportion de fragments dans une suspension qui a une taille donnée ou plus petite.
La valeur est calculée en tamisant les solides à travers différentes mailles et en mesurant chaque portion. Le pourcentage de particules de différentes tailles peut ensuite être lu en traçant une courbe de tamisage. Par exemple, d85 = 3 mm indique que 85% des particules ont un diamètre de 3 mm ou moins.
Fraction massique des petites particules
La proportion de particules est inférieure à 75 µm. Le pourcentage de petites particules dans la boue doit être déterminé. Les particules de diamètre inférieur à 75 µm peuvent faciliter le déplacement des particules plus grosses. Si la fraction de particules inférieure à 75 µm approche 50%, la boue devient non décantable.
Concentration en solides
La concentration de particules dans la boue peut être exprimée en pourcentage volumique, Cv, ou en pourcentage pondéral, Cm.
Quelle est la densité / gravité spécifique ?
Solides
La gravité spécifique d'un solide indique sa masse volumique. Cette valeur, SGs, se calcule en divisant la masse volumique du solide par la masse volumique de l'eau.
H20
L'eau a une masse volumique de 1 000 kg/m³. À 20 °C, sa densité est de 1. Son prix varie légèrement en fonction de la température.
Boue
Un nomographe peut être utilisé pour déterminer la gravité spécifique de la boue.
Forme des particules
La forme des granulés est importante pour le comportement de pompage des boues, ainsi que pour l'usure de la pompe et de la canalisation. Le facteur de forme indique la divergence des particules de boue par rapport à une sphère parfaite. Il est essentiel de connaître ces détails.
Caractéristiques du lisier
Les boues sont classées comme décantables ou non décantables.
Boue non décantante
Mélange dont le contenu ne s'effondre pas au fond, mais persiste dans l'environnement pendant une période prolongée. Une boue non décantante présente un comportement homogène et visqueux, mais ses propriétés sont non newtoniennes.
Taille des particules : inférieure à 60-100 m.
Un mélange homogène est ce qu'est une boue non décantante.
Mélange homogène
Un mélange de solides et de liquides dans lequel les solides sont répartis uniformément.
Décantation des boues
Ce type de boue se dissout rapidement pendant le traitement, mais peut rester en suspension en raison de sa volatilité. Diamètre des particules : plus de 100 µm
Une boue en voie de décantation est un mélange pseudo-homogène ou hétérogène qui peut être totalement ou partiellement stratifié.
Mélange pseudo-homogène
Un mélange dans lequel toutes les molécules sont en suspension, mais l'accumulation est plus élevée au fond.
mélange hétérogène
Combinaison solide-liquide dans laquelle les particules ne sont pas réparties uniformément et ont tendance à s'accumuler davantage au fond du tuyau ou du récipient de confinement (par rapport à la boue décantée).
Définitions des liquides
À l’exception de la densité, la viscosité d’un liquide détermine ses propriétés.
Dès qu'une pression est exercée sur un liquide, celui-ci se déforme indéfiniment. On dit qu'ils s'écoulent. Lorsqu'un fluide liquide s'écoule, il subit une friction interne due à la cohésion des molécules. Cette friction interne est une caractéristique du liquide appelée viscosité.
La viscosité des liquides diminue rapidement à mesure que la température augmente.
liquides newtoniens
La contrainte de cisaillement dans les liquides newtoniens est linéaire et dépend du gradient de vitesse ou taux de cisaillement. L'eau et la plupart des liquides sont newtoniens.
Liquides aux propriétés non newtoniennes
Certains liquides, comme les boues aqueuses contenant de fines particules, ne suivent pas la relation directe entre contrainte de cisaillement et taux de cisaillement. On les appelle également liquides non newtoniens.
Certains liquides non newtoniens ont la particularité de refuser de s'écouler à moins qu'une contrainte de cisaillement minimale spécifique ne soit appliquée.
Performances de la pompe
L'efficacité d'une pompe centrifuge pompant des boues varie de l'efficacité d'une pompe centrifuge pompant des boues en fonction de la teneur en liquide/solide de la boue.
Cette différence est déterminée par les propriétés de la boue (taille des particules, densité et forme, comme décrit précédemment dans le chapitre précédent). La puissance (P), la hauteur manométrique (H) et le rendement () sont les facteurs affectés. Les graphiques suivants illustrent les différences entre la boue et l'eau.
Énergie et charges des liquides en écoulement
Dans un équilibre stable, l'eau et les autres liquides trouvent leur équilibre. L'eau dans une structure perchée sur une colline est prometteuse. Elle a la capacité d'effectuer un travail, autrement dit, elle possède de l'énergie. En descendant vers les terres plus basses, l'énergie potentielle est convertie en énergie cinétique, utilisée pour effectuer un travail réel, comme entraîner un groupe turbine-alternateur ou un moteur.
Laissez flotter une barge ou un moulin à eau sur une rivière. Autrement dit, comme dans une cascade, toute cette énergie peut être gaspillée.
Les barrages stockent l’eau pour diverses raisons, notamment pour la production d’énergie hydroélectrique et électrique.
production, dans les systèmes d'irrigation, la culture des plantes, dans les systèmes municipaux de distribution d'eau, comme l'un des
L'eau, composante essentielle de la vie, ainsi que les plans d'atténuation des inondations fluviales, ne doivent être utilisés que dans les projets hydroélectriques.
être conservé à haute altitude, où il y a beaucoup d'énergie potentielle convertible Circulation de l'eau et irrigation
Les pompes sont utilisées dans les systèmes pour transmettre de l'énergie cinétique à l'eau afin qu'elle puisse circuler dans des tuyaux et/ou être élevée vers des terres plus élevées.
L'écoulement des fluides se fait toujours du point d'énergie le plus élevé au point le plus bas. L'énergie est la capacité à fournir un travail.
Conception du système
Tête statique
La pression statique est l'écart latéral de qualité entre la surface de la source de boue et le point de rejet.
Pertes dues au frottement
Le frottement se produit lorsque le liquide s'écoule dans la conduite de refoulement et les vannes. Lors du pompage de boues, les dommages dus au frottement, causés par les coudes et les vannes, diffèrent des pertes standard dues au pompage d'eau lourde.
Responsable de la décharge totale
Cette valeur est utilisée dans les estimations de pompe et est composée de la hauteur statique plus les pertes par frottement causées par les tuyaux et les vannes, le tout transformé en mètres d'eau.
Vitesse critique
En général, la vitesse d'écoulement dans les canalisations doit être maintenue au-dessus d'un certain seuil. Les pertes par frottement augmentent avec la vitesse d'écoulement. Cela peut également entraîner une usure accrue du réseau de canalisations. De faibles débits entraînent une sédimentation dans les canalisations et, par conséquent, des pertes importantes.
Dimensions de la pompe
- La courbe de la pompe à eau
- La courbe de réduction de la boue
- Le point de fonctionnement de la boue est l'endroit où la courbe du système de pompe et la courbe de performance se croisent.
Autres facteurs à prendre en compte
Lors de l'utilisation de pompes, la pression d'entrée de la pompe doit être supérieure à la pression de vapeur du liquide à l'intérieur de la pompe. La pression d'entrée requise (NPSH req) indiquée pour la pompe ne doit pas être inférieure à la valeur disponible dans le système de pompage (NPSH).
La valeur disponible est affectée par la pression de l'air ambiant (hauteur au-dessus du niveau de la mer), la pression de vapeur du liquide, la densité de la boue et le niveau du puisard.
Exemple : pompage d'une boue aqueuse à 1 000 mètres d'altitude. La température du liquide est de 40 °C et le niveau du fluide est à 2 mètres au-dessus de l'entrée de la pompe.
Formule:
NPSHa = pression d’air – pression de vapeur + niveau d’entrée du puisard.
NPSHa = 9,2 – 0,4 + 2 = 10,8
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