Pompes à anneau liquide

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_R
avec:
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