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Calcul de du débit de l'eau

Posté par
Pardit
19-05-11 à 00:19

Bonjour à tous,

Voici mon exercice, je souhaite juste avoir une formule de calcul.

De l'eau circule dans un tube de Venturi de diamètres 30 cm et 15 cm.
Le manomètre différentiel indique h=1,0 m. La densité du liquide manométrique est de 1,25.
Calculer le débit de l'eau.

Le module de l'accélération de la pesanteur g sera pris égal à 9,81m/scarré
Rappel : pour un tube de Venturi (Pa-Pb) sup 0.

Merci pour votre aide,

Posté par
prbebo
debit 19-05-11 à 14:11

Bonjour Pardit,

c'est un exercice classique. Je te donne simplement les equations qui vont intervenir, mais pas la formule finale qui donnera le debut volumique Q en fonction de h.

Il faut d'abord ecrire la conservation du debit dans les 2 parties du Venturi : S1v1 = S2v2, ou S1 = .D2/4 et S2 = .D2/4 sont les sections du tube, et v1 et v2 les vitesses d'ecoulement. Je prends l'indice 1 pour le tube a la plus grande section, et 2 pour l'autre. Ainsi, v2 est > que v1.

Ensuite, le relation de Bernoulli, qui vient de la conservation de l'energie du fluide en ecoulement, applicable s'il n'y a pas de viscosite (il y a 3 autres conditions d'application, mais cherche-les dans ton cours) :
P1 + (1/2).v12 = P2 + (1/2).v22.

Dans cette relation, tu peux eliminer l'une des deux vitesses en tenant compte de la conservation du debit. Traditionnellement on garde v1 et on remplace v2 par v1.S1/S2.
Tu vas donc obtenir une relation se presentant comme P1 - P2 = f(v12) = P, que l'on peut ecrire comme v12 = K.P.

Dans cette relation, la difference de pression P et mesuree par les deux tubes manometriques : P = m.g.h, m etant la masse volumique du liquide manometrique. En definitive, on arrive a v12 = K.h (ce n'est pas le meme K bien sur, mais inutile de multiplier les notations).

Le debit volumique etant donne par Q = S1v1, la relation finale s'ecrit Q = S1.K.h.

Voila c'est tout. A toi de jouer pour obtenir l'expression de K.

A bientot,  prbebo.

Posté par
Pardit
re : Calcul de du débit de l'eau 30-05-11 à 22:25

Merci pour les formules. Je n'ai pas de cours car, je suis en train de passer le concours d'ingénieur de la fonction publique. Je pioche un peu partout pour pouvoir réviser mon programme.

S1=706,50
S2=176,62
Mais c'est résultat ne me semble pas juste ?

La relation de Bernoulli sert à calculer la différence de pression, et permet donc de déterminer la constante.
Sur internet j'ai trouvé la formule suivante : P(V^2/2)+pgz+P=cte.  
1) Elle est différente de la votre.
2) Je ne comprends pas ce que représente P
Et c'est là que je bloque.

Merci pour votre précieuse.
Pardit

Posté par
prbebo
debitr de l'eau 31-05-11 à 14:10

Bonjour Pardit,

le theoreme de Bernoulli s'ecrit P + gz + (1/2).v2 = constante (on l'apelle invariant), ou encore P1 + gz1 + (1/2)v12 = P2 + gz2 + (1/2)v22. Dans cette relation P est la pression, la masse volumique du fluide, z l'altitude du point ou on calcule l'invariant, et v la vitesse du fluide.
Il faut faire tres attention aux unites : P doit etre en pascals, en kg/m3, z en m g en m/s2 et v en m/s. Sinon plus rien ne marche.
Les valeurs numeriques de S1 et S2 que tu me donnes ne sont pas tout a fait exactes : je trouve 706,9 au lieu de 706,5. Et il manque les unites : en quelle unite as-tu calcule ces deux surfaces ?  prbebo.

Posté par
Pardit
re : Calcul de du débit de l'eau 31-05-11 à 14:36

Merci Prbebo,

J'ai appliqué le formule S1 =π.D2/4 , le diamètre à la base est en cm, mais là je sèche pour connaître l'unité.

Posté par
prbebo
unites 31-05-11 à 16:28

Si tu laisses D1 en cm, x30x30/4 fait 706.858, soit apres arrondi 706.9 et non pas 706.5. Quant a l'unite, Si tu mets D1 en cm, il n'est pastres difficile de comprendre que la surface S1 sera exprimee en cm2. Or il faut adopter le systeme legal d'unites : longueurs en metres, masses en kg, temps en secondes ; ce sont ces unites de base qui permettent d'exprimer les forces en Newtons, et les pressions en Newtons/m2, cad en Pascals.

Cela dit, les valeurs numeriques correctes de S1 et de S2 ne sont qu'un petite difficulte devant ce que tu dois faire maintenant : avec la relation de Bernoulli que je t'ai donnee dans le precedent post, + la relation de conservation du debit S1v1 = S2v2, il te faut d'abord exprimer v12 en fonction de la difference P1 - P2 = P, en eliminant v2 avec la conservation du debit. Ensuite on remplacera P par m.g.h et on aura une expression donnant la vitesse v1 d'arrivee du fluide dans le tube de Venturi en fonction de la denivellation h dans le manometre.
A toi de jouer.  BB.

Posté par
Pardit
re : Calcul de du débit de l'eau 03-06-11 à 23:19

En fait, j'ai trouvé c'est résultat, car au lieu de taper π sur ma calculette, j'ai mis 3,14.

La relation de conservation :

S1V1=S2V2

En éliminant V2, V1=S2/S1

V1=176,71/706,9
    = 0,25
V12 = √0,25 = 0,5 m/S2

V2 = S1.V1/S2 = 1m/S2

J'ai appliqué ensuite la relation de Bernoulli :
P1 + (1/2).pv12 = P2 + (1/2).pv22.
P1-P2=0,31=Δp

V12 = K.Δp
K=0,5/0,31 = 1,61

V12=K.h
K=1/0,25=4

Donc Q=S1.√K.√H
Q= 706,9*2*1= 1413,8 cm3/s

Pouvez-vous me dire si c'est juste.

Merci,
Pardit

Posté par
prbebo
debit de l'eau 03-06-11 à 23:52

Bonsoir Pardit,

je n'esperais plus avoir des reponses a propos de ce topic mais je  suis content de voir que tu t'accroches. Les deux relations a appliquer ici sont S1V1 = S2V2 (conservation du debit), et P1 + (1/2).V12 = P2 + (1/2)V22, qui vient de Bernoulli avec Z1 = Z2 (le tube de vwenturi est horizontal).
Ces deux relations figurent dans la solution que tu proposes, donc pour moi ta reponse est a priori correcte. Je vais verifier si la valeur numerique de Q que tu donnes est bonne, mais pas ce soir... car il est 23h50... et je devrais etre au lit depuis longtemps ! Tu auras ma reponse demain en milieu de journee.
A bientot,  BB.



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