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Ex en Meca fluide

Posté par
Eliot9
04-12-15 à 16:16

Bonjour, j'ai besoin de quelqu'un pour me corriger cet exercice, je ne suis pas sure de mes resultats .

On considère une installation hydraulique schématisé par le dessin ci-contre, la conduite qui alimente la tuyère a un diamètre D=200mm et de longueur L= 1000m. Le diamètres de la tuyère est de 40 mm.
1-On suppose que les pertes de charge sont négligeables ; calculer :
La vitesse de l?eau a la sortie de la tuyère
Le débit volumique Qv
La vitesse de l?eau dans la conduite
2-En réalité cette conduite fonctionne depuis longtemps sa rugosité relative est de R/D avec R = 0.15 ; donc les pertes de charge ne sont pas négligeables
a-La viscosité cinématique de l?eau est = 10-6 m2/s ; déterminera le nombre Reynolds et indiquer la nature de l?écoulement ( on suppose que la vitesse de l?eau voisine de 3,6 m/s
b-Pour évaluer les pertes de charges on donne les relations J= .C²/2D.L et = 0.790 .(  ( R)/D )
                                    Calculer les pertes de charge
c-Calculer la vitesse d?eau à la sortie de la tuyère ; déduire Qm
d-Quelle est la puissance de la turbine ?

Données :
Ex en Meca fluide

Reponse :
1-Theoreme de Bernoulli entre 1 et 2
1/2(C2² -C1²)+( P2-P1)/ +g(z2-z1)=0 (pertes de charge négligés et pas d'echange d?énergie)
on a : C1 = 0 et ( P2-P1)/ car P2=P1 donc
(C2²  = [-g(z2-z1)]2
                          = 10000 m/s
(C2 = 100 m/s
b- Qv = S C2
          =(d²) /4 100
         =( 0,04² )   100
         = 1,26 10-1 m3/s
c- equation de continuité : Qv= S1 C1 =S2 C2
C= Qv/S= Qv/
  = 1.26 10-1 / (0.2²) /4
  = 4.010 m/s
2-a Re = C . d/ ( mais je sais pas quel diametre je dois utiliser
b-pas bien compris
c- Bernoulli entre 1 et 2 ( il me faut J pertes de charge)
   Qm= .C.S
d-je sais pas

Merci d'avance

***Edit gbm : image recadrée***

Posté par
Eliot9
Meca des fluides (quelqun pour me corriger mes resultats) 04-12-15 à 19:46

Bonjour, j'ai besoin de quelqu'un pour examiner  mes resultats

On considère une installation hydraulique schématisé par le dessin ci-contre, la conduite qui alimente la tuyère a un diamètre D=200mm et de longueur L= 1000m. Le diamètres de la tuyère est de 40 mm.
1-On suppose que les pertes de charge sont négligeables ; calculer :
La vitesse de l'eau a la sortie de la tuyère
  reponse : Theoreme de Bernoulli entre 1 et 2
1/2(C2² -C1²)+( P2-P1)/ +g(z2-z1)=0 (pertes de charge négligés et pas d'echange d'énergie)
on a : C1 = 0 et ( P2-P1)/ car P2=P1 donc
(C2²  = [-g(z2-z1)]2
                          = 10000 m/s
(C2 = 100 m/s
Le débit volumique Qv
Qv = S C2
          =(d²) /4 100
         =( 0,04² )   100
         = 1,26 10-1 m3/s
La vitesse de l'eau dans la conduite
c- equation de continuité : Qv= S1 C1 =S2 C2
C= Qv/S= Qv/
  = 1.26 10-1 / (0.2²) /4
  = 4.010 m/s
2-En réalité cette conduite fonctionne depuis longtemps sa rugosité relative est de R/D avec R = 0.15 ; donc les pertes de charge ne sont pas négligeables
a-La viscosité cinématique de l'eau est = 10-6 m2/s ; déterminera le nombre Reynolds et indiquer la nature de l'écoulement ( on suppose que la vitesse de l'eau voisine de 3,6 m/s
Re = C . d/ ( mais je sais pas quel diametre je dois utiliser)
b-Pour évaluer les pertes de charges on donne les relations J= .C²/2D.L et = 0.790 .(  ( R)/D )
                                    Calculer les pertes de charge
pas bien compris
c-Calculer la vitesse d'eau à la sortie de la tuyère ; déduire Qm
Bernoulli entre 1 et 2 ( il me faut J pertes de charge)
   Qm= .C.S
d-Quelle est la puissance de la turbine ?
Données :
***Image supprimée pour éviter un topic à rallonge***
Reponse :
1-Theoreme de Bernoulli entre 1 et 2
1/2(C2² -C1²)+( P2-P1)/ +g(z2-z1)=0 (pertes de charge négligés et pas d'echange d'énergie)
on a : C1 = 0 et ( P2-P1)/ car P2=P1 donc
(C2²  = [-g(z2-z1)]2
                          = 10000 m/s
(C2 = 100 m/s
b- Qv = S C2
          =(d²) /4 100
         =( 0,04² )   100
         = 1,26 10-1 m3/s
c- equation de continuité : Qv= S1 C1 =S2 C2
C= Qv/S= Qv/
  = 1.26 10-1 / (0.2²) /4
  = 4.010 m/s
2-a Re = C . d/ ( mais je sais pas quel diametre je dois utiliser
b-pas bien compris
c- Bernoulli entre 1 et 2 ( il me faut J pertes de charge)
   Qm= .C.S
d-je sais pas

Merci d'avance

*** message déplacé ***

Posté par
gbm Webmaster
re : Ex en Meca fluide 05-12-15 à 10:41

Salut,

Première question : où est la conduite ? Le schéma n'est pas folichon

Posté par
Eliot9
re : Ex en Meca fluide 05-12-15 à 13:23

Ex en Meca fluide

Posté par
gbm Webmaster
re : Ex en Meca fluide 05-12-15 à 13:58

Ok, merci.

Si on reprend :

Citation :
Reponse :
1-Theoreme de Bernoulli entre 1 et 2
1/2(C2² -C1²)+( P2-P1)/ +g(z2-z1)=0 (pertes de charge négligés et pas d'echange d?énergie)
on a : C1 = 0 et ( P2-P1)/ car P2=P1 donc
(C2² = [-g(z2-z1)]2
= 10000 m/s
(C2 = 100 m/s

--> la méthode est correcte.
Rappelle bien toutes les hypothèses d'application du théorème :
incompressible (la masse volumique reste constante),
irrotationnel (le rotationnel de la vitesse du fluide est nul, ce qui implique un écoulement non tourbillonnaire et un champ de vitesse dérivant d'un potentiel),
d'un fluide parfait (les effets visqueux sont négligeables, tout comme les pertes de charge).
Et ne fais pas d'application numérique intermédiaire : mène ton calcul littéral jusqu'au bout, PUIS tu conclus pas ton application numérique.


b- Qv = S2 C2 --> c'est en sortie de tuyère, donc on considère bien son diamètre.
=(d²) /4 100
=( 0,04² ) 100
= 1,26 10-1 m3/s

--> idem, pas de calcul numérique intermédiaire, un bon calcul littéral jusqu'au bout PUIS on conclut par une application numérique.

c- equation de continuité : Qv= S1 C1 =S2 C2 --> OUI TB ! Quelle hypothèse prends-tu pour appliquer cela ?
C= Qv/S= Qv/ --> donc ici c'est S1 puisqu'on parle de la conduite ?
= 1.26 10-1 / (0.2²) /4
= 4.010 m/s

--> idem, pas de calcul numérique intermédiaire, un bon calcul littéral jusqu'au bout PUIS on conclut par une application numérique ;
--> ton application numérique reste néanmoins du bon ordre de grandeur (ce qu'on peut rencontrer dans l'industrie)


Posté par
Eliot9
re : Ex en Meca fluide 05-12-15 à 14:44

Merci beaucoup !!
Pour 2)a qu'est ce que je dois faire ?

Posté par
gbm Webmaster
re : Ex en Meca fluide 05-12-15 à 17:40

Alors si on relis l'énoncé :

Citation :
2-En réalité cette conduite fonctionne depuis longtemps sa rugosité relative est de R/D avec R = 0.15 ; donc les pertes de charge ne sont pas négligeables

2. a. Je suis d'accord, l'énoncé n'est pas bien formulé ...

Limite tu peux calculer le nombre de Reynolds pour la conduite et la tuyère et voir quel régime d'écoulement tu obtiens (attention aux unités ). Si on obtient le même régime, on se contentera que du premier calcul.

b. On te rappelle l'expression d'une perte de charge régulière, ce qui laisse supposer qu'on ne s'intéresse qu'à la conduite horizontale, et les pertes de charge singulières (dues à toutes les singularités rencontrées dans un circuit hydraulique) sont négligées.

c. Tu peux donc calculer la perte de charge dans la conduite et ensuite appliquer un Bernoulli généralisé (incluant les pertes de charge) avec la même méthode que pour la première question.

d. Tu as vu la définition de la puissance hydraulique ?


Posté par
Eliot9
re : Ex en Meca fluide 05-12-15 à 23:48

Merci encore !
2.a Re= CD /
C = 3.6 m/s \ D (de la conduite)= 200mm = 0.2m \ = 10-6
   Re= 3.6 0.2 / 10-6
        = 720000
  Re3000
donc l'ecoulement est turbulent
je comprends pas pourquoi il ya "on suppose que la vitesse de l'eau voisine de 3,6 m/s " alors qu'on a deja calculer la vitesse d'eau dans la conduite.
si on calcule le nombre de Reynolds pour la tuyère on obtient le meme regime.
b.calcule de perte de charge avec la vitesse supposée dans la question precedente
J = .C²/2D .L
avec C = 3.6 m/s D= 0.2m L= 1000m = 0.790(R/D) R= 0.15
calcule de : = 0.790 0.15/0.2
    = 5.910-1
J= 0.593.6² / 20.21000
  = 1.9 10-2 J/Kg
calcule de perte de charge avec la vitesse calculé dans 1-c
C= 4.010m/s
J=0.594.010² / 20.21000
= 2.4 10-2 J/Kg
c. Theoreme de Bernoulli entre 1 et 2
1/2(C2² -C1²)+( P2-P1)/ +g(z2-z1) + J2-1=0 (pas d'echange d'énergie)
on a : C1 = 0  \ P2=P1 J = 1.910-2 \ z1 = 800m \ z2 = 300 m
(C2²  = [-g(z2-z1)-J2-1]2
         = [-10(300-800)-1.910-2 ] 2
          = 4000 m/s
donc C= 63.245 m/s
d. Pnette = Qm W23
ou Pn = Qv (PN-PM)
    PN : pression d'aspiration ; PM : pression de refoulement
Mais je sais pas comment arriver, on a rien sur  la pression de refoulement
.

Posté par
Eliot9
re : Ex en Meca fluide 05-12-15 à 23:50

( je suis pas sure que la derniere formule soit la bonne )

Posté par
gbm Webmaster
re : Ex en Meca fluide 06-12-15 à 11:28

Citation :
2.a Re= CD /
C = 3.6 m/s \ D (de la conduite)= 200mm = 0.2m \ = 10-6
Re= 3.6 0.2 / 10-6
= 720000
Re3000
donc l'ecoulement est turbulent
je comprends pas pourquoi il ya "on suppose que la vitesse de l'eau voisine de 3,6 m/s " alors qu'on a deja calculer la vitesse d'eau dans la conduite.
si on calcule le nombre de Reynolds pour la tuyère on obtient le meme regime.

OK, si on te donne la nouvelle vitesse, c'est parce que le fluide ne circule plus dans une conduite parfaite. Celle-ci a une rugosité qui s'oppose au déplacement du fluide, d'où pourquoi il y a une perte de charge.
Remarque physique : lorsqu'on avait une canalisation parfaite, la vitesse du fluide était de 4,0 m/s, maintenant elle est de 3,6 m/s, ce qui est logique, puisque la rugosité rend plus difficile le déplacement de ce fluide.

Posté par
gbm Webmaster
re : Ex en Meca fluide 06-12-15 à 11:34

Citation :
b.calcule de perte de charge avec la vitesse supposée dans la question precedente
J = .C²/2D .L
avec C = 3.6 m/s D= 0.2m L= 1000m = 0.790(R/D) R= 0.15
calcule de : = 0.790 0.15/0.2
= 5.910-1
J= 0.593.6² / 20.21000
= 1.9 10-2 J/Kg

Je ne comprends pas ton unité finale. Si tu as bien tout mis dans les unités SI, une perte de charge est une perte de pression, donc son unité est ... ?

Citation :
calcule de perte de charge avec la vitesse calculé dans 1-c
C= 4.010m/s
J=0.594.010² / 20.21000
= 2.4 10-2 J/Kg

Mince, tu n'as pas compris ce qu'est une perte de charge.
Dans le cas où C = 4,010 m/s, on avait une conduite parfaite, sans rugosité.
Donc si on reprends la formule de la perte de charge, si R = 0, alors J = 0 tout simplement.
C'est l'hypothèse de base quand tu appliques le théorème de Bernoulli, tu supposes que le fluide est parfait, qu'il n'y a donc pas de perte de charge.

Dans la question 2, tu as une rugosité, et comme je te l'ai expliqué, cela va générer des frottements du fluide le long de la conduite et donc une perte de pression.


Posté par
gbm Webmaster
re : Ex en Meca fluide 06-12-15 à 11:37

Citation :
c. Theoreme de Bernoulli entre 1 et 2
1/2(C2² -C1²)+( P2-P1)/ +g(z2-z1) + J2-1=0 (pas d'echange d'énergie)
on a : C1 = 0 \ P2=P1 J = 1.910-2 \ z1 = 800m \ z2 = 300 m
(C2² = [-g(z2-z1)-J2-1]2
= [-10(300-800)-1.910-2 ] 2
= 4000 m/s
donc C= 63.245 m/s


La méthode est correcte, j'imagine que tu as bien vérifié si tous les paramètres physiques étaient dans les unités SI.
Je te fais confiance sur l'application numérique.
Mais attention : pas de calcul numérique intermédiaire. Tu mènes le calcul littéral jusqu'au bout puis tu conclus par l'application numérique.
Ce n'est pas pour t'embêter, mais pour t'éviter de faire des erreurs d'approximation.

Posté par
gbm Webmaster
re : Ex en Meca fluide 06-12-15 à 11:43

Pour la dernière question, dans le cas où on suppose que le rendement de la turbine est de 1 :

P_h = \rho \times g \times Q_v \times \Delta h

Posté par
Eliot9
re : Ex en Meca fluide 06-12-15 à 12:05

Mercii beaucoup et désolé pour t'embeter je suis un peu stupide
Pour la perte de charge je sais pas quelle unité utiliser, en classe on met toujours J/kg
D-Ph = gQvh
Ph = 103101.2610-1 800
      =8.2 106  W

Posté par
gbm Webmaster
re : Ex en Meca fluide 06-12-15 à 12:12

La différence d'altitude n'est pas plus 800 - 300 ?

Posté par
Eliot9
re : Ex en Meca fluide 06-12-15 à 16:59

J'ai pas fait attention
D-Ph = gQvh
Ph = 103101.2610-1 (800-300)
      =6.3 106  W

Posté par
gbm Webmaster
re : Ex en Meca fluide 06-12-15 à 17:45

ça commence à être une belle turbine.

As-tu tout compris ?

Je te conseille de reprendre cela à tête reposée pour être sûr d'avoir bien saisi les notions physiques abordées dans cet exercice .

A+

Posté par
Eliot9
re : Ex en Meca fluide 06-12-15 à 18:57

Merci beaucoup pour votre aide !

Posté par
gbm Webmaster
re : Ex en Meca fluide 07-12-15 à 10:31

de rien
A+



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