Pression statique et dynamique dans les ventilateurs industriels

Lorsqu’on investit dans un ventilateur ou une soufflante de processus dans des installations industrielles, le document le plus critique qui arrive sur le bureau des ingénieurs est la courbe de performance du ventilateur. Cependant, cette courbe s’adapte parfaitement à votre processus ; elle dépend de la lecture correcte du débit d’air (m³/h) ainsi que des valeurs de pression statique et dynamique du système.

Ventilateur radial Notre expérience en ingénierie dans le secteur manufacturier montre que la grande majorité des insuffisances de capacité rencontrées sur le terrain sont dues à des déficiences dans les calculs de résistance du système (pertes statiques). Dans ce guide, nous examinerons en détail la dynamique des fluides des ventilateurs de processus et comment gérer les paramètres de pression du système.

Concepts de pression statique, dynamique et totale

Le principe de base de la dynamique des fluides Bernoulli selon l’équation, l’énergie du gaz circulant dans un canal est constituée de composants de base. Il est impératif qu’un ingénieur de processus distingue clairement ces paramètres.

Qu’est-ce que la pression statique ?

La pression statique (Ps) est la force perpendiculaire exercée par l’air (ou le gaz de traitement transféré) dans toutes les directions sur les parois des canaux, les tuyaux, les cyclones et les filtres. Il s’agit de l’énergie réelle “potentielle” que le ventilateur doit produire pour surmonter les pertes par frottement et les résistances des équipements à l’intérieur du tuyau. Surtout mmSS (colonne d’eau millimétrique) ou Pa (Pascal) elle est mesurée en termes de. Lorsque vous gonflez un ballon, la pression exercée sur les parois depuis l’intérieur est l’exemple le plus basique de pression statique.

Qu’est-ce que la pression dynamique ?

La pression dynamique (Pd) est l’énergie cinétique qui se produit en fonction de la vitesse (mouvement) de l’air. Il agit uniquement dans le sens du flux. À mesure que la vitesse du fluide augmente, la pression dynamique augmente proportionnellement à son carré. Dans les lignes de dépoussiérage ou de transport pneumatique, une certaine pression dynamique minimale est nécessaire pour transporter le matériau (par exemple poussière de ciment, sciure) sans se déposer.

Différences entre la pression statique et dynamique

• Direction de l’effet : Alors que la pression statique agit sur les parois du tuyau dans toutes les directions (360 degrés), la pression dynamique agit uniquement dans le sens d’écoulement de l’air.
• Fonction: La pression statique est l’énergie nécessaire pour surmonter les obstacles physiques (filtres, coudes) dans le système. La pression dynamique est l’énergie de vitesse qui permet de transporter la masse (gaz ou particules) vers la ligne.
• Mesure: La pression statique est mesurée à l’aide d’une sonde placée perpendiculairement à la ligne, tandis que la pression dynamique est calculée en maintenant le tube de Pitot contre l’écoulement (dans le sens de l’impact).

Comment calculer la pression totale ?

La pression totale (Pt) est l’énergie totale transférée par le ventilateur au fluide. Son calcul est assez simple ; c’est une somme algébrique de pressions statiques et dynamiques :

Pt = Ps + Pd

Effet de la zone de section transversale du canal et de la vitesse de l’air sur la pression

Les contractions ou dilatations de diamètre sont courantes dans les lignes de traitement. Selon l’équation de continuité (Q = V x A), alors que le débit (Q) est constant, lorsque la section transversale du canal (A) se rétrécit, la vitesse de l’air (V) augmente par nécessité.

Comment cela se reflète-t-il dans la pression ? Parce que la vitesse augmentera lorsque le canal se rétrécira la pression dynamique augmente. Cependant, comme l’énergie totale (à l’exception des pertes par frottement) doit rester constante (principe de Bernoulli), à ce point de contraction où la pression dynamique augmente chutes de pression statiques.

L’une des plus grandes erreurs dans les installations industrielles est le rétrécissement soudain du diamètre des tuyaux à des fins d’accélération. Bien que cela augmente la vitesse, cela réduit tellement la pression statique que le ventilateur ne peut pas dépasser la résistance créée par le filtre ou le cyclone.

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Comment évaluer les pressions d’entrée et de sortie du ventilateur ?

Le travail d’un ventilateur de processus consiste à surmonter la différence de pression (pression différentielle) entre le point d’entrée (aspiration) et le point de sortie (tir) du système.

• Pression d’aspiration (entrée) du ventilateur : Le ventilateur crée un vide au niveau de l’orifice d’entrée pour aspirer l’air. Par conséquent, la pression statique dans la conduite d’aspiration négatif (-) ça vaut le coup Si les filtres sont dans la conduite d’aspiration, cette pression négative devient plus profonde à mesure qu’ils se salissent.
• Pression du ventilateur (sortie) : Le ventilateur transfère de l’énergie positive à la ligne où il imprime de l’air. Pression statique de sortie positif (+) ça vaut le coup

Ce que le fan doit battre Pression totale du ventilateurest la différence absolue entre la pression totale au point de sortie et la pression totale au point d’aspiration. Plus la valeur du vide (pression négative) dans la conduite d’aspiration est élevée, plus la charge sur le moteur du ventilateur augmentera.

Quelle valeur doit être utilisée dans la sélection du ventilateur : pression statique ou pression totale ?

Cette question est l’une des décisions d’ingénierie les plus fréquemment discutées dans les bureaux de projet. Notre recommandation claire en tant que Efsan est la suivante : Dans les processus industriels, la pression statique du ventilateur (FSP) doit être prise comme référence lors de la détermination du point de fonctionnement du ventilateur.

D’où ? Parce que la pression dynamique (énergie de vitesse) est une énergie qui est perdue lorsqu’elle est projetée dans l’atmosphère ou dans un grand réacteur par la sortie du ventilateur “qui ne peut pas être utilisée” pour surmonter les résistances du système (filtres, etc.). Si vous choisissez le ventilateur uniquement en fonction de “la pression totale” et que la vitesse de sortie du ventilateur est très élevée, la majeure partie de cette pression totale élevée dont vous disposez signifie en fait une pression dynamique (vitesse). La partie de pression statique restante peut ne pas être suffisante pour dépasser le filtre à manches dans la ligne et le système passe dans un état de “décrochage” (effondrement).

Effet de la densité et de la température du gaz sur la pression du ventilateur de traitement

Le paramètre le plus critique qui est souvent ignoré mais qui fait planter les systèmes dans les applications industrielles est la densité du gaz (densité).

Des tests de ventilateurs standard et des données de catalogue sont disponibles au niveau de la mer et à une température ambiante de 20°C (Densité de l’air de 1,2 kg/m³) calculé. Cependant, si vous transférez un gaz de procédé à haute température, l’air se dilate et sa densité diminue. Lorsque la densité diminue, le débit volumétrique (m³/h) du ventilateur ne change pas ; cependant la pression statique qu’il peut produire et la puissance qu’il consomme diminuent en proportion directe de la densité.

Par exemple ; La densité d’un gaz à une température de 250 °C est d’environ 0,67 kg/m³’. Un ventilateur radial standard conçu pour une pression de 500 mmSS pour 20°C ne peut produire qu’une pression statique de ~280 mmSS lorsqu’il est placé sur cette ligne. Par conséquent, les sélections de ventilateurs de processus doivent toujours être basées sur la température de fonctionnement “calculs de correction de densité”.

Calcul des pertes de pression dans les systèmes de dépoussiérage et de transmission pneumatique

Il existe d’énormes foyers de résistance statique dans les unités de dépoussiérage et les lignes de traitement robustes :

1. Pertes locales (raccords) : Pertes de turbulence dans les coudes, les joints en T et les amortisseurs.
2. Pertes d’équipement : Résistance statique créée par les séparateurs cycloniques, les épurateurs (scrubber) et les filtres à manches.

Pendant que la résistance totale du système est trouvée, toutes ces pertes ΔP dans la ligne doivent être collectées et le filtre entièrement chargé (le plus sale) une réserve de pression statique doit être laissée en fonction de sa résistance au moment où elle se produit.

Liste de contrôle : Mesure de la pression sur site avec tube Pitot

Si votre ventilateur de processus actuel ne répond pas aux exigences du système, sur le tuyau Tube Pitot la mesure doit être effectuée avec :

• [ ] Sélection du point de mesure : L’orifice de mesure doit être ouvert en ligne droite là où se termine la turbulence, au moins 5 à 8 fois le diamètre du conduit d’air après le coude ou le ventilateur.
• [ ] Mesure statique : La résistance statique du système est lue à l’aide des trous latéraux (membrane extérieure) du tube de Pitot.
• [ ] Mesure totale : La pointe du tube de Pitot est tournée dans le sens du flux d’air, mesurant la pression d’impact (totale).
• [ ] Calcul dynamique de la pression : La vitesse réelle de la ligne est trouvée en soustrayant la pression statique de la pression totale lue par l’appareil.

Idées fausses : confusion “pression dynamique” et “équilibre dynamique”

Faux: “Le scintillement à haut régime est un problème de pression dynamique.” Correct: Le scintillement d’un ventilateur industriel est provoqué par un déséquilibre du centre de gravité mécanique du rotor, c’est-à-dire équilibre dynamique (vibration) c’est causé par le problème. Pression dynamique c’est entièrement l’énergie cinétique du fluide dans les canaux. Les deux concepts n’ont aucun rapport d’un point de vue technique.

Efsan : Fabricant fiable de ventilateurs industriels et de souffleurs de processus pour l’industrie lourde

Les exigences de processus des installations industrielles (ciment, fer et acier, pétrochimie, centrales électriques, etc.) sont trop spécifiques et exigeantes pour être résolues par des ventilateurs de catalogue standard. Efsan en ce qui concerne les lignes où la charge de poussière, les gaz corrosifs et les températures élevées sont impliqués ; spécifiques aux résistances statiques, à l’altitude et à la densité des gaz de votre projet ventilateurs radiaux industriels et le souffleurs de processus nous concevons et produisons.

Notre objectif n’est pas seulement de vendre des équipements ; Offrir des solutions d’ingénierie permanentes qui optimisent la consommation d’énergie et éliminent les temps d’arrêt dus à des pannes en combinant la courbe de performance du ventilateur avec la courbe de résistance de votre système au point d’efficacité le plus élevé (pic d’efficacité). Directement avec notre entreprise pour tous les processus d’ingénierie, de la conception du rotor à l’optimisation de la pression statique, pour vos besoins en ventilateurs robustes contact tu peux passer

Questions fréquemment posées (FAQ)

De quoi dépendent les pertes de pression statique ? Cela dépend du diamètre du tuyau, de la rugosité de la surface interne du canal, du nombre de coudes/claquettes sur la ligne, de la vitesse de l’air (augmentée du carré de la vitesse) et de l’impédance des équipements tels que les cyclones/filtres sur la ligne.

Pourquoi la pression statique est-elle négative lors de l’aspiration du ventilateur ? Le ventilateur doit créer une valeur inférieure à la pression atmosphérique (ou à la pression actuelle dans la conduite), à savoir un vide, afin d’aspirer l’air de la conduite de traitement vers elle. Par conséquent, la valeur statique mesurée est négative.

Que se passe-t-il si la pression statique est insuffisante dans les ventilateurs de processus ? Le système entre dans la région de “décrochage” (effondrement) ou “surtension” (surtension). Comme le ventilateur ne peut pas pousser le gaz contre la résistance, le débit chute considérablement, la conduite se bloque et le rotor du ventilateur peut être exposé à des charges instables et provoquer de graves dommages mécaniques.

Puis-je augmenter la pression de mon ventilateur actuel en augmentant le régime moteur ? Oui (selon les lois des ventilateurs, la pression augmente proportionnellement au carré de la révolution). Cependant, la puissance consommée par le moteur est à la hauteur cube étant donné qu’elle augmentera proportionnellement à, il faut vérifier si la capacité en kW de votre moteur actuel permettra de gérer cette augmentation.