Comment dimensionner une pompe d'alimentation de chaudière

Il est essentiel de dimensionner correctement une pompe d'alimentation de chaudière pour garantir un fonctionnement et une efficacité optimaux de la chaudière. La pompe d'alimentation de la chaudière est chargée d'alimenter la chaudière en eau à la pression et au débit requis. Des pompes mal dimensionnées peuvent entraîner des problèmes tels qu'une alimentation en eau inadéquate, une consommation d'énergie excessive et une défaillance prématurée de la pompe. Pour dimensionner avec précision une pompe d'alimentation de chaudière, suivez ces étapes :

Étape 1 : Déterminer la production de vapeur de la chaudière

La première étape du dimensionnement d'une pompe d'alimentation de chaudière consiste à déterminer le débit de vapeur maximal de la chaudière. Ces informations peuvent être trouvées dans les spécifications du fabricant de la chaudière ou calculées en fonction de la surface de chauffe et de la pression de vapeur de la chaudière.

Pour calculer le débit de vapeur, utilisez la formule suivante :

Débit de vapeur (lb/h) = Surface de chauffe (pi²) × Taux d'évaporation (lb/pi²/h)

Le taux d'évaporation dépend du type de chaudière et de la pression de fonctionnement. Par exemple, une chaudière à tubes d'eau fonctionnant à 150 psig peut avoir un taux d'évaporation de 5 lb/pi²/h.

Étape 2 : Calculer le débit d'eau d'alimentation

Une fois que vous connaissez le débit de vapeur de la chaudière, vous pouvez calculer le débit d'eau d'alimentation requis. Le débit d'eau d'alimentation doit être suffisant pour remplacer l'eau évaporée sous forme de vapeur et pour compenser les pertes dues aux purges ou aux fuites.

Pour calculer le débit d'eau d'alimentation, utilisez cette formule :

Débit d'eau d'alimentation (gpm) = Débit de vapeur (lb/h) ÷ (500 × [1 - Débit de purge])

La constante 500 représente le nombre approximatif de livres d'eau par heure qui équivaut à 1 gallon par minute (gpm). Le taux de purge est le pourcentage d'eau délibérément évacuée de la chaudière pour contrôler la concentration en solides dissous. Un taux de purge typique varie de 1% à 5%.

Étape 3 : Déterminer la pression de refoulement de la pompe requise

La pompe d'alimentation de la chaudière doit surmonter la pression de fonctionnement de la chaudière et les pertes de pression éventuelles dans le système d'alimentation en eau. Pour déterminer la pression de refoulement de la pompe requise, ajoutez la pression de fonctionnement de la chaudière à la perte de charge totale dans la tuyauterie, les vannes et les raccords d'alimentation en eau.

Pression de refoulement de la pompe (psig) = Pression de fonctionnement de la chaudière (psig) + Perte de charge totale (ft) ÷ 2,31

La constante 2,31 est utilisée pour convertir les pieds de tête en psi.

Étape 4 : Sélectionnez une pompe en fonction du débit et de la pression de refoulement

Une fois le débit d'eau d'alimentation requis et la pression de refoulement de la pompe connus, vous pouvez sélectionner une pompe d'alimentation de chaudière qui répond à ces spécifications. Consultez les catalogues des fabricants de pompes ou travaillez avec un fournisseur de pompes pour choisir une pompe avec une courbe de performance qui répond à vos exigences.

Tenez compte de facteurs tels que l'efficacité de la pompe, les matériaux de construction et la taille du moteur lors de votre choix. Optez pour une pompe à haut rendement afin de minimiser la consommation d'énergie et les coûts d'exploitation.

Étape 5 : Envisager la redondance et l’extension future

Lors du dimensionnement d'une pompe d'alimentation de chaudière, il est important de prendre en compte la redondance du système et l'extension future potentielle. L'installation de plusieurs pompes en parallèle peut fournir une capacité de secours en cas de défaillance de la pompe et permettre des débits accrus si la production de vapeur de la chaudière est augmentée à l'avenir.

Dimensionnez chaque pompe pour gérer au moins 50% du débit total requis afin de garantir une redondance adéquate. Cette approche permet également aux pompes de fonctionner à leurs points de rendement optimaux, réduisant ainsi la consommation d'énergie et prolongeant la durée de vie de la pompe.

Exemple de calcul de pompe d'alimentation de chaudière

Examinons un exemple de dimensionnement d'une pompe d'alimentation de chaudière pour une chaudière à tubes d'eau avec les spécifications suivantes :

• Surface de chauffage : 5 000 pi²
• Pression de service : 150 psig
• Taux d'évaporation : 5 lb/pi²/h
• Taux de purge : 3%
• Perte de charge totale : 50 pieds

Étape 1 : Calculer la production de vapeur

Débit de vapeur = 5 000 pi² × 5 lb/pi²/h = 25 000 lb/h

Étape 2 : Calculer le débit d'eau d'alimentation

Débit d'eau d'alimentation = 25 000 lb/h ÷ (500 × [1 - 0,03]) = 51,5 gpm

Étape 3 : Déterminer la pression de refoulement de la pompe requise

Pression de refoulement de la pompe = 150 psig + 50 pi ÷ 2,31 = 171,6 psig

Étape 4 : Sélectionnez une pompe
Sur la base du débit calculé de 51,5 gpm et de la pression de refoulement de 171,6 psig, sélectionnez une pompe avec une courbe de performance qui satisfait ou dépasse ces exigences.

Étape 5 : Tenir compte de la redondance
Pour la redondance, installez deux pompes en parallèle, chacune dimensionnée pour au moins 50% du débit total (25,75 gpm).

En suivant ces étapes et en utilisant les formules fournies, vous pouvez dimensionner avec précision une pompe d'alimentation de chaudière pour garantir des performances, une efficacité énergétique et une fiabilité optimales de la chaudière. N'oubliez pas de prendre en compte des facteurs tels que la redondance et l'extension future lors de votre sélection finale de pompe.