Etude des conditions d’aspiration de la pompe alimentaire de la colonne d’extraction n°4

La colonne d’extraction n°4 est alimentée, après passage dans un préchauffeur, par une pompe centrifuge aspirant au fond du réacteur d’oxydation n°3. Le débit de cette pompe est mesuré par un diaphragme placé au refoulement de la pompe. Un manomètre différentiel branché aux bornes de ce diaphragme indique en marche normale une valeur ΔP=400 mbar. La constante globale d’étalonnage de ce diaphragme est k=0.75 (pour Qv exprimé en m³.h^-1 et ΔP en mbar).

1°) Les documents fournis par le constructeur de la pompe indiquent, pour le débit en marche normale, un NPSH requis équivalent à 6 m de liquide pompé. D’après les caractéristiques du circuit d’aspiration données ci-dessous, dire si cette pompe fonctionne normalement à l’aspiration. Donner une justification chiffrée de vos affirmations.

2°) Sur cette unité, divers incidents de marche viennent perturber le fonctionnement normal de cette pompe et modifier les conditions d’aspiration :

• La réaction d’oxydation s’emballe et la température du liquide pompé atteint 100°C. La tension de vapeur du liquide à cette température est de 240 mmHg. On suppose que la masse volumique et la viscosité varient peu dans cet intervalle.
• La pression d’air dans le réacteur chute et devient égale à la pression atmosphérique
• Par suite d’une instabilité dans la régulation de niveau, la hauteur du niveau de liquide dans le réacteur baisse de 2m

Dire pour chaque cas si la pompe a un fonctionnement normal. Recalculer dans chaque cas le NPSH disponible. Proposer une solution pour résoudre définitivement ces problèmes de fonctionnement.

Données :
liquide pompé: mélange alkylbenzène anthraquinone à 80°C, ρ=820 kg.m^-3, μ=0,5.10-3 Poiseuille, Pv(80°C)=120mmHg.
Conduite d’aspiration : DN50, ε=0,005 cm, L=35 m, 2 robinets droits à soupape ouverts, 15 coudes arrondis à 90° (rayon moyen), 5 Té normaux, 1 rétrécissement brusque (d/D=3/4)
Formules : Re=D.v.ρ/μ, pertes de charge J_f=λ.(L/D).v²/(2g), avec λ=64/Re en régime laminaire, et λ fonction de Re et ε/D par diagramme de Moody.