ISO 21360-2:2012

NORME ISO
INTERNATIONALE 21360-2
Première édition
2012-04-15
Technique du vide — Méthodes
normalisées pour mesurer les
performances des pompes à vide —
Partie 2:
Pompes à vide volumétriques
Vacuum technology — Standard methods for measuring vacuum-pump
performance —
Part 2: Positive displacement vacuum pumps
Numéro de référence
ISO 21360-2:2012(F)
©
ISO 2012

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ISO 21360-2:2012(F)
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction . v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et termes abrégés . 2
5 Méthodes d’essai . 3
5.1 Mesurage du débit volumique . 3
5.2 Mesurage de la pression de base . 4
5.3 Mesurage de la tolérance à la vapeur d’eau . 4
5.4 Détermination de la consommation d’énergie . 4
5.5 Plus basse température de démarrage . 5
5.6 Incertitudes de mesure . 5
Annexe A (informative) Mesurage de la tolérance à la vapeur d’eau . 6
Annexe B (informative) Calcul de la tolérance à la vapeur d’eau .13
Annexe C (informative) Tableau de pression de vapeur saturante de l’eau .14
Bibliographie .16
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ISO 21360-2:2012(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,
en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de droits
de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir
identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L’ISO 21360-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 112, Technique du vide.
Cette première édition de l’ISO 21360-2 annule et remplace l’ISO 1607-1:1993 et l’ISO 1607-2:1989, qui ont fait
l’objet d’une révision technique.
L’ISO 21360 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Technique du vide — Méthodes
normalisées pour mesurer les performances des pompes à vide:
— Partie 1: Description générale
— Partie 2: Pompes à vide volumétriques
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Introduction
La présente partie de l’ISO 21360 spécifie des méthodes pour mesurer les données de performance des
pompes à vide volumétriques. La présente partie de l’ISO 21360 est complémentaire de l’ISO 21360-1 qui
fournit une description générale du mesurage des données de performance des pompes à vide.
Les méthodes décrites ici sont bien connues d’après les Normes internationales et nationales existantes. Lors
de l’élaboration de la présente partie de l’ISO 21360, l’objectif a été de rassembler les méthodes appropriées
pour mesurer les données de performance des pompes à vide volumétriques. En cas de litige, la présente
partie de l’ISO 21360 prévaut sur l’ISO 21360-1.
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NORME INTERNATIONALE ISO 21360-2:2012(F)
Technique du vide — Méthodes normalisées pour mesurer les
performances des pompes à vide —
Partie 2:
Pompes à vide volumétriques
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 21360 spécifie des méthodes pour mesurer le débit volumique, la pression de
base, la tolérance à la vapeur d’eau, la consommation d’énergie et la plus basse température de démarrage
des pompes à vide volumétriques qui refoulent le gaz à la pression atmosphérique et dont la pression de base
habituelle est <10 kPa.
Dans la présente partie de l’ISO 21360, il est nécessaire d’utiliser les déterminations du débit volumique et de
la pression de base spécifiées dans l’ISO 21360-1.
La présente partie de l’ISO 21360 s’applique également à l’essai d’autres types de pompes pouvant refouler le
gaz à la pression atmosphérique, par exemple les pompes de traînée.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l’application du présent document. Pour les
références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s’applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 21360-1:2012, Technique du vide — Méthodes normalisées pour mesurer les performances des pompes
à vide — Partie 1: Description générale
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 21360-1 ainsi que les
suivants s’appliquent.
3.1
lest d’air
entrée de gaz ou d’air dans le volume balayé de la pompe
3.2
tolérance à la vapeur d’eau
p
HO
2
pression maximale de vapeur d’eau pouvant être transférée par la pompe sans condensation dans la pompe
NOTE S’il n’y a pas de problème de condensation de la vapeur d’eau, par exemple en cas d’incorporation d’une unité
de séparation d’huile et d’eau, la pression maximale de vapeur d’eau est acceptable.
3.3
capacité de vapeur d’eau
masse d’eau pouvant être transférée par la pompe sans condensation par unité de temps
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3.4
volume balayé
V
SW
volume aspiré qui est transféré par la pompe pendant un cycle
3.5
pression de vapeur saturante
p
s
pression exercée par la vapeur d’une substance chimique pure en équilibre avec une phase condensée (liquide
et/ou solide) dans un système fermé
NOTE Pour chaque substance, la pression de vapeur saturante est fonction de la température uniquement.
3.6
température de saturation en vapeur d’eau
température correspondant à la pression de vapeur d’eau saturante
3.7
énergie de compression
énergie nécessaire pour comprimer un volume de gaz
4 Symboles et termes abrégés
Symbole Désignation Unité
α
Coefficient d’augmentation de pression pour ouvrir la soupape d’échappement
ϕ Humidité relative de l’air %
HO
2
κ Exposant adiabatique
L Énergie molaire d’évaporation J/mol
P Consommation d’énergie de la pompe à la pression limite à la fréquence de W
0
rotation spécifiée
P Consommation d’énergie de la pompe à la pression limite à la fréquence de W
0B
rotation spécifiée avec le flux de lest d’air maximal
P Consommation maximale d’énergie de la pompe à la fréquence de rotation W
max
spécifiée
p Pression atmosphérique normale Pa
0
p Pression partielle d’air du gaz d’échappement Pa
2
p Pression partielle de vapeur d’eau dans l’atmosphère Pa
a
p Pression partielle d’air dans l’atmosphère Pa
B
p Tolérance à la vapeur d’eau Pa
HO
2
p Pression de vapeur d’eau saturante Pa
s
p Pression de vapeur d’eau saturante à la température T Pa
0
T
0
3
q
Débit volumique de la pompe m /s
V
3
q Débit volumique de la conduite de lest d’air m /s
VB
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R Constante des gaz parfaits: R = 8,314 3 J/(mol·K)
T Température correspondant à p K
0
T
0
T Température ambiante °C
1
T Température d’échappement de la pompe °C
2
T Température d’échappement sans flux K
20
T Température d’échappement de la pompe corrigée pour la vapeur d’eau K
2cr
T Température d’échappement à saturation en fonction de p K
2s 1
3
V Volume d’échappement m
2
3
V Volume balayé du lest l’air m
B
3
V Volume balayé m
SW
W Énergie de compression adiabatique J
ad
Énergie de compression adiabatique pour la vapeur d’eau J
W
ad,HO
2
W Énergie de compression adiabatique pour l’air J
ada
W Coefficient de correction pour la température d’échappement de la pompe
cr
5 Méthodes d’essai
5.1 Mesurage du débit volumique
5.1.1 Méthodes de mesure
Les méthodes de mesure du débit volumique sont spécifiées dans l’ISO 21360-1:2012, 5.1 et 5.3. La méthode
du flux ou la méthode d’aspiration doit être utilisée pour le mesurage du débit volumique. Si aucune autre
description ou aucun autre montage expérimental ne sont indiqués, ceux de l’ISO 21360-1 doivent être utilisés.
5.1.2 Méthode du flux
La méthode normalisée est la méthode du flux. Elle peut être utilisée pour toutes les pompes auxquelles la
présente partie de l’ISO 21360 s’applique.
Le volume du dôme d’essai doit être ≥2V , où V est le volume balayé, pour les pompes à vide de type
SW SW
à piston tournant et de type à palettes à cylindrée fixe. Le volume du dôme d’essai doit être ≥5V pour les
SW
autres types de pompes à vide. Le type de dôme d’essai doit être conforme à l’ISO 21360-1.
La transition à la bride d’entrée de la pompe doit être réalisée au moyen d’un adaptateur conique à 45°, tel que
représenté dans l’ISO 21360-1:2012, Figure 1 si le diamètre de la bride d’entrée, D , est inférieur au diamètre
N
intérieur, D, du dôme d’essai pour les pompes à vide du type volumétrique.
5.1.3 Méthode d’aspiration
3
La méthode d’aspiration est appropriée pour de petites pompes (par exemple jusqu’à 0,01 m /s) parce qu’un
dôme d’essai de grandes dimensions est nécessaire. Le volume du dôme d’essai doit être supérieur au débit
volumique maximal attendu, en mètres cubes par seconde, multiplié par un facteur de 120 s.
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5.1.4 Conditions de fonctionnement
La pompe doit être raccordée à l’équipement présenté dans le montage expérimental et mise en marche.
Avant de commencer les mesurages, il convient de faire fonctionner la pompe jusqu’à ce qu’elle atteigne sa
température normale de fonctionnement. La fréquence de rotation («vitesse») ne doit pas s’écarter de plus de
±3 % de la fréquence nominale.
Si la pompe d’essai est munie d’un dispositif de lest d’air, le débit volumique doit tout d’abord être mesuré avec
le lest d’air fermé, puis avec le lest d’air ouvert.
Les conditions ambiantes doivent être conformes à l’ISO 21360-1.
5.2 Mesurage de la pression de base
Le mesurage de la pression de base est spécifié dans l’ISO 21360-1:2012, 5.4. Celle-ci est mesurée avec
le même montage expérimental que celui spécifié dans l’ISO 21360-1:2012, Article 5. Le mesurage doit être
réalisé tout d’abord avec le lest d’air fermé, puis avec le lest d’air ouvert. Les mesurages peuvent être effectués
dans un ordre aléatoire si l’ordre n’a pas d’influence sur ceux-ci.
5.3 Mesurage de la tolérance à la vapeur d’eau
La tolérance à la vapeur d’eau est spécifiée en tant que pression maximale de vapeur d’eau pure à l’entrée de
la pompe. Plusieurs méthodes de mesure de la tolérance à la vapeur d’eau, en pascals, ont été rapportées. Un
exemple de méthode de mesure de la tolérance à la vapeur d’eau est donné à l’Annexe A.
Plusieurs méthodes de mesure de la capacité de vapeur d’eau, en kilogrammes par seconde, ont été rapportées.
Un exemple de méthode de conversion des valeurs de tolérance à la vapeur d’eau en capacité de vapeur d’eau
est donné dans la Référence [1], p. 331.
Voir également en Référence [1], pp. 329-333 et en Référence [2], p. 60.
5.4 Détermination de la consommation d’énergie
5.4.1 Généralités
La consommation d’énergie de la pompe varie avec la pression d’entrée et elle est différente si un lest d’air est
utilisé. Il convient de mesurer la consommation d’énergie pour les conditions de fonctionnement suivantes: à la
pression de base, le lest d’air étant ouvert et fermé, et à la consommation d’énergie maximale avec la pression
d’entrée correspondante. La consommation maximale d’énergie est atteinte lorsque la pompe fonctionne à la
puissance électrique maximale requise.
NOTE Certaines pompes ne peuvent pas fonctionner en continu à la consommation maximale d’énergie.
5.4.2 Conditions de mesurage
Il convient que la fréquence de rotation se situe dans la plage donnée par le fabricant. Si aucune limite n’est
définie, il convient de ne pas s’écarter de plus de ±3 % de la fréquence de rotation spécifiée.
5.4.3 Mode opératoire de mesurage
Installer un dispositif de mesure de la puissance électrique entre le secteur et la pompe ou son alimentation.
Mesurer la consommation réelle d’énergie à l’aide de ce dispositif. En cas d’alimentation électronique de la
pompe, des filtres d’onde sont autorisés.
Faire fonctionner la pompe, remplie d’un lubrifiant spécifié par le fabricant, pendant 1 h avec la soupape
d’aspiration fermée et avec le lest d’air fermé. Mesurer ensuite la consommation d’énergie trois fois, sur une
durée de 15 min. La consommation d’énergie pour la pression de base, P , est la moyenne de ces trois valeurs.
0
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ISO 21360-2:2012(F)
Mesurer la consommation d’énergie à la pression de base et pour la plage spécifiée de fonctionnement en
continu avec le flux de lest d’air, P , le lest d’air étant ouvert, après que la pompe a atteint sa température
0B
d’équilibre. Mesurer ensuite la consommation d’énergie trois fois, sur une durée de 15 min. La consommation
d’énergie pour la p
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