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3.3.8.      Les familles de ventilateurs ou ventilateurs semblables

Les ventilateurs sont généralement fabriqués en séries de dimensions et de vitesses différentes ; si, dans une série donnée, chacun d'eux est identique à tous les autres, exception faite des dimensions, on dit que les ventilateurs sont géométriquement similaires.

L'un quelconque de ces ventilateurs B peutse déduire d'un ventilateur A d'une façon tout à fait arbitraire par le simple jeu proportionnel des dimensions suivant un facteur de similitude .

On dit que pour une même rotation de la turbine, le ventilateur B aura pour caractéristiques comparées à A :

anibull2 Débit :   image3329

anibullr Pression totale :    image3331

anibull2 Puissance absorbée :   image3333

Exemple numérique des lois des ventilateurs semblables :

Soit une installation d'aspiration centralisée avec un seul ventilateur, les performances de l'installation sont modestes et il est demandé au technicien aéraulique de faire une modification à moindre frais afin d'améliorer le résultat.

Supposons qu'il ne soit pas souhaitable de modifier les circuits existants et qu'il n'est possible d'agir que sur le ventilateur.

Les caractéristiques de ce dernier ont été relevées et donnent :

anibullr Débit :          15000 m3/h

anibullr Pression totale :     180 daPa

anibullr Vitesse de rotation de la turbine :           1450 t/min

anibullr Puissance relevée à l'ampèremètre :     14 kW

anibullr Puissance lue sur le moteur :       20 kW

Pour augmenter l'efficacité de l'ensemble de l'installation il faudrait augmenter le débit d'air de 20%.

Le nouveau débit devient :    image3335

Pour atteindre l'objectif, le technicien a deux possibilités : soit augmenter la vitesse de rotation de la turbine en appliquant les lois de similitudes vu précédemment, soit utiliser un ventilateur de la même famille, dont le rapport de dimensions serait égal à par rapport au ventilateur existant.

aniboulverte Première possibilité :

On choisit d'augmenter la vitesse de rotation de la turbine, les caractéristiques deviennent

anibullr Vitesse de rotation de la turbine :  1450 x 1,2 = 1740 t/min

anibullr Débit : 18000 m3/h

anibullr Pression totale : 180 x 1,22 = 260 daPa

anibullr Puissance absorbée : 14 x 1,23 = 24,2 kW  -  (il faudra changer le moteur)

aniboulverteDeuxième possibilité :

On adopte un nouveau ventilateur dont les dimensions sont tirées du premier. En appliquant les lois sur les ventilateurs semblables, on effectue le calcul de rapport de similitude dimensionnel entre le nouveau et l'ancien ventilateur.

image3338

anibullr Vitesse de rotation de la turbine :    1450  t/min (inchangée)

anibullr Débit :    18000 m3/h

anibullr Pression totale :     180 x (1,06)2 = 200 daPa

anibullr Puissance absorbée :       14 x (1,06)5 = 18,7 kW

aniboulverteAutre possibilité :

Il existe cependant une troisième solution en calculant le rendement des ventilateurs. Dans l'utilisation initiale, on notera que le ventilateur à le rendement suivant :

image3340

On trouvera, que le rendement sera identique dans le premier cas de modification et presque similaire dans le deuxième. En recherchant un ventilateur fonctionnant sur une courbe au meilleur rendement (par exemple = 71%), il sera possible d'obtenir les caractéristiques suivantes :

anibullr Débit :        18000 m3/h

anibullr Pression totale :     260 daPa

anibullr Puissance absorbée :       18,3 kW

Ceci montre qu'il est souvent préférable de chercher à changer le ventilateur plutôt que changer par principe le moteur. Le ventilateur est une pièce qui s'use, et le moteur lui est un élément dont la consommation a son importance économique.

 

3.3.9.      Variations des caractéristiques avec le poids spécifique de l'air

La plupart des courbes de ventilateur sont établies pour de l'air à 15°C à l'altitude de 0. Dans les limites des pressions usuelles, les caractéristiques de pression et de puissance absorbée des ventilateurs centrifuges sont directement proportionnelles aux poids spécifiques des fluides qu'ils déplacent, tandis que le rendement et le débit d'air en volume reste constant.

image3342

image3344

avec :

γ = poids spécifique du fluide

γ1 pour de l'air à 15°C et 760 mm HG = 1,226 kg/m3

Les conditions atmosphériques peuvent différer notablement surtout avec l'altitude et parfois avec la température, dans ce cas il est possible d'utiliser le diagramme (figure 47) de correction permettant le choix du ventilateur adéquat.

exemple :

si la pression totale à fournir est de 200 daPa à la température du gaz de 200°C et que l'appareil est installé à 1000 m d'altitude, le coefficient K sera de 1,88. Le ventilateur dont les courbes sont données pour de l'air à 15°C et à l'altitude de 0 devra être capable de fournir une pression totale de 200 x 1,88 = 376 daPa.

figure47

Figure 47
Coefficient K sous l’effet de la température et de l’altitude