Fonctionnement
Un
rotor muni de palettes radiales, est excentré dans une enceinte
cylindrique. Les palettes sont fixes, mais leur extrémité plonge dans
un liquide. En tournant, le rotor entraine avec lui le liquide qui
forme un anneau plaqué sur la paroi de l'enceinte.
Le liquide peut être de l'eau, une huile, ..., de faible viscosité, et exempt de matière abrasive.
Des
ouies pour le transfert du gaz sont ménagées près de l'axe du rotor.
Les palettes isolent ainsi un volume de gaz dont le volume varie selon
la position du rotor; à proximité de l'ouie d'entrée du gaz, le volume
de gaz est en expansion, tandis qu'il se contracte près des ouies de
refoulement.
Le liquide doit être alimenté en permanence, et est
refoulé avec le gaz. Un ballon séparateur doit être installé sur le
refoulement. Le liquide récupéré peut être recyclé vers le compresseur;
il devra alors être refroidi dans un échangeur.
C'est un compresseur volumétrique. Le débit de gaz est proportionnel à la vtesse de rotation.
Il
est fréquemment employé comme pompe à vide. Le vide maximum qui peut
être atteint dépend fortement de la tension de vapeur du liquide
employé pour constituer l'anneau. Pour limiter la vaporisation du
liquide, celui-ci devra être maintenu à une température la plus basse
possible.
Capacité
C'est un compresseur volumétrique. Le débit de gaz est principalement proportionnel à la vtesse de rotation.
Effet de la température
En
fonctionnement comme pompe à vide, la pression minimale pouvant être
atteinte sera limitée par la tension de vapeur du liquide constituant
l'anneau. Cette tension de vapeur dépendra de la température du
liquide, et de la solubilité des gaz dissous.
Les performances de la pompe dépendront en partie de la qualité du refroidissement du liquide.
Installation
Bilan thermique
Dans une pompe à anneau liquide, le fluide absorbe une quantité totale de chaleur Q
T qui cumule:
- le travail de compression du gaz
- la condensation des vapeurs condensables
- le refroidissement éventuel du gaz
Q
T [kJ/h] = Q
c + Q
K + Q
Ravec:
Q
C = 0,9 × P × 3600 = Chaleur de compression isotherme
Q
K = m
v × L = Chaleur de condensation
Q
R
= m
g × Cp × ∆T = Chaleur de refroidissement
(généralement négligeable)
m
v: Masse de la vapeur condensée [kg/h]
m
g: Masse du gaz en entrée [kg/h]
P: Puissance absorbée au point de fonctionnement [kW]
Cp: Chaleur spécifique du gaz [kJ/kg.K]
L : Chaleur latente de condensation (ou de vaporisation) [kJ/kg]
∆T: Différence de température [K], entre la température d’entrée du
gaz, et la température de refoulement du
fluide