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Puissance de chutes d'eau

Posté par
iSirrol
05-03-17 à 18:27

Bonjour,

On m'a donné un schéma hydraulique sur lequel toutes les hauteurs d'eau sont indiquées, j'aimerai savoir quelle est la démarche pour pouvoir calculer la puissance pour chacune des chutes.
Puissance de chutes d\'eau

merci d'avance

Posté par
vanoise
re : Puissance de chutes d'eau 05-03-17 à 18:50

Bonsoir
La puissance maximale théorique d'une chute d'eau est tout simplement le produit du débit massique Dm par la diminution d'énergie potentielle massique g.h où h désigne la dénivellation : Pmax=Dm.g.h
Pour la puissance réelle, il faut tenir compte des pertes de charges dans les canalisations, des rendements des turbines... Mais j'imagine qu'à ton niveau, je ne t'apprends rien par ce message...

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 05-03-17 à 19:14

vanoise @ 05-03-2017 à 18:50


Pmax=Dm.g.h

C'est bien de cette formule dont j'avais besoin, cependant dans le schema fourni les débit fournit sont volumiques et non massique, donc je multiplie par \rho la masse volumique

vanoise @ 05-03-2017 à 18:50


puissance réelle, il faut tenir compte des pertes de charges dans les canalisations

effectivement j'ai vu cette notion, mais dans le cas présent il a été indiqué qu'on ne les prenaient pas en compte, il s'agit simplement d'établir un ordre de grandeur. Je pense que les pertes de charges ne le font pas varier beaucoup

merci

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 05-03-17 à 19:42

Si l'on souhaite minimiser l'effet coup de bélier lors de la fermeture d'une vanne dans la conduite et assurer une sécurité maximale sur un  site, mieux vaut il :
- évaluer la variation des quantités de mouvements
ou
- utiliser la relation de Bernouilli en régime non permanent ?

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 12-03-17 à 18:05

personne n'a de réponse à ma dernière question ?

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 16-03-17 à 20:22

Bonsoir,

Finalement pour répondre ma question précédente

iSirrol @ 05-03-2017 à 19:42

Si l'on souhaite minimiser l'effet coup de bélier lors de la fermeture d'une vanne dans la conduite et assurer une sécurité maximale sur un  site, mieux vaut il :
- évaluer la variation des quantités de mouvements
ou
- utiliser la relation de Bernouilli en régime non permanent ?


J'ai choisi d'évaluer la variation des quantités de mouvements par élimination sachant que je ne savais pas faire l'autre méthode.

Cependant après avoir choisi cette réponse on me demande:

De quelles données avez-vous besoin pour résoudre le problème ? (Sachant que la durée de fermeture de la vanne est de 2 secondes.)
-La longueur de la conduite
-La hauteur de la cheminée d'équilibre
-La hauteur de chute par rapport à la centrale de La Bâtiaz
-La vitesse moyenne d'écoulement (débit / diamètre)
-L'accélération de la pesanteur
        -La masse volumique

Puis ensuite de calculer la surpression (en bar à 10% près)

Je ne vois pas comment procéder ... aidez moi

Posté par
vanoise
re : Puissance de chutes d'eau 18-03-17 à 18:46

Bonsoir
Je ne sais pas si tu connais ce cours :
On trouve pages 68 et suivantes une étude assez détaillée et pas trop abstraite du coup de bélier...

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 18-03-17 à 19:02

Oui c'est un très bon cours, mais il est trop détaillé pour ce que je souhaite faire:
il s'agit s'implement de prendre L=277 m et débit quand la vanne est ouverte :17.5 m^3/s = quand on ferme la vanne le débit passe de 17.5 à 0 en 2 secondes dans ce cas => coup du bélier
(il faut le traduire en quantité de mouvement)
et c'est ça que je ne sais pas faire

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 18-03-17 à 19:10

si je raisonne simplement par homogénéité des grandeurs physiques:

j'obitens \rho L Q = pp est la quantité de mouvement
je ne sais pas si c'est ça

Posté par
vanoise
re : Puissance de chutes d'eau 18-03-17 à 19:19

La quantité de mouvement d'un fluide homogène ayant la vitesse uniforme V est p =m.V ; la masse d'eau présente à un instant donné dans la canalisation de longueur L est : m =.S.L ;
Donc :
p=.S.L.V
Si tu définis le débit volumique : Qv=S.V, tu obtiens effectivement :
p=.L.Qv
Tu as raison !

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 18-03-17 à 19:21

Ok super, par contre je n'ai que le débit et non la surface donc je ne peux pas calculer la vitesse... Je fais des recherche et je te dis

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 18-03-17 à 19:22

Ah je pense avoir parlé trop vite, sur le schema il y a bien marqué : Ø2.50
donc je peux calculer la surface en la supposant circulaire

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 28-03-17 à 18:11

Bonsoir

j'ai un soucis dans un calcul ou dans une application numérique ou alors je m'y prend mal :
voici le schema de mon probleme
Puissance de chutes d\'eau

Or lors de mon calcul j'utilise bien la formule :
u(z)=\dfrac{\rho g }{\mu}\sin(\alpha)(ez-z^2/2)
ce qui numériquement me donne
u(e)=\dfrac{10^3 \times10 }{10^{-3}}\times 0.707\times (0.25^2/2)\times10^{-3}=22093\times10^{-6}\rm{m.s^{-1}}

et quand j'entre mon resultat dans le QCM on me dit qu'il est faux, alors je ne sais pas quoi faire

C'est peut etre le z que je choisis mal

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 28-03-17 à 18:36

l'unité c'est le \rm{m^3.s^{-1}} évidemment

Posté par
vanoise
re : Puissance de chutes d'eau 28-03-17 à 19:53

Bonsoir
Je trouve quelques anomalies dans tes deux derniers messages :
1° Il s'agit d'obtenir une vitesse, pas un débit volumique ;
2° L'application numérique telle que tu la poses conduit selon moi à 220,9m/s (valeur aberrante)
3° e2=0,252mm2=0,252.10-6m2 ; j'obtiens alors u(e)=0,22m/s...
Attention : on ne peut pas arrondir g à 10m/s2 et en même temps fournir un résultat avec 5 chiffres significatifs !

Posté par
vanoise
re : Puissance de chutes d'eau 28-03-17 à 19:59

Juste une remarque valide pour une prochaine question : il aurait été préférable d'ouvrir un nouveau post avec un titre approprié puisque cette question est indépendante des précédentes. Cela facilite la consultation des messages par les participants au forum.

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 29-03-17 à 10:10

Je dis vitesse. Mais la question utilise le terme de flux de vitesse qui est à mon sens ambigu et signifie débit.
Apres mon application numérique est mal posée effectivement. Le 10^-3 est bien sous le carré comme Tu l'indiques mais la valeur numérique que je donne est la même que la tienne.  Apres en prenant 9,81 la réponse n'est toujours pas juste.

vanoise @ 28-03-2017 à 19:59

Juste une remarque valide pour une prochaine question : il aurait été préférable d'ouvrir un nouveau post avec un titre approprié puisque cette question est indépendante des précédentes. Cela facilite la consultation des messages par les participants au forum.


En fait je post les messages dans ce topic parce que mon qcm est en continu. Et certains documents postés ici peuvent concerne les questions posées.

Apres je remarque que sur les sujets du supérieur il n'y a que toi qui répond. C'est dommage pour l'activité du forum.

Mais dans un sens tu fournis à chaque fois les explications nécessaires.  Apres il ne faut pas se sentir forcé de me répondre.

Posté par
vanoise
re : Puissance de chutes d'eau 30-03-17 à 10:43

Bonjour
Juste une remarque à propos de la formule que tu fournis sur le profil de vitesse (formule à mon avis correcte) : si tu as une minute devant toi, histoire de te rappeler le "bon vieux temps" de la prépa , tu pourrais en réaliser une analyse dimensionnelle. Tu verrais bien ici s'il s'agit d'une vitesse ou d'un flux de vecteur vitesse (débit volumique)...

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 30-03-17 à 10:47

J'ai fait l'analyse dimensionnel et il s'agit bien d'une vitesse.

Mais je me suis mal expliqué. Ce que je cherche c'est bien le flux de vitesse (ou débit). Donc je multiplie notre résultat commun par la section. Et ce n'est toujours pas le bon résultat donc je ne sais pas quoi faire.

Posté par
vanoise
re : Puissance de chutes d'eau 30-03-17 à 18:41

S'il s'agit bien de déterminer le débit volumique, tu peux calculer le flux du vecteur vitesse à travers une surface rectangulaire  perpendiculaire à (Ox) de hauteur e et de largeur L (largeur de l'écoulement). Puisque la vitesse dépend de z, il faut décomposer la surface rectangulaire en bandes élémentaires de largeur L et de hauteur dz. Cela conduit à :

\Phi_{v}=L.\intop_{0}^{e}u(z).dz
ce qui est équivalent à multiplier l'aire (L.e) par la valeur moyenne de la vitesse...

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 31-03-17 à 17:29

Oui superbe !! c'est ça !

tu m'as mis sur la voie et j'ai reussi à terminer.

Il s'agissait en fait de considérer la section comme rectangulaire de section eL et non comme circulaire : et on devait exprimé le flux de vitesse, il s'agissait en fait du débit par unité de longueur.
A cela on considère que la vitesse moyenne correspond aux 2/3 de la vitesse max donc au finale la réponse attendue était : \dfrac{Q}{L}=\frac{2}{3}v_{max}e=36.2\times10^{-6}\rm{m^3.s^{-1}}=130\rm{kg.h^{-1}}

Et cette fois CA MARCHE !!

merci

Posté par
vanoise
re : Puissance de chutes d'eau 31-03-17 à 19:08

Citation :
Et cette fois CA MARCHE !

Tant mieux !
L'année dernière, on t'aurait demandé de faire le calcul de la vitesse moyenne par la méthode que je t'ai indiquée : cette année, on te fournit le résultat !

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 31-03-17 à 19:11

c'est là qu'on se rend compte que la prépa c'était bien.

J'ai encore un autre soucis que je posterai dans le week end :x

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 02-04-17 à 18:57

Pour un écoulement dans une conduite de section 6m carrés et de longueur 1000m.

La longueur caractéristique de l'écoulement pour calculer le Reynolds c'est la longueur ou le diamètre hydraulique ?

Posté par
vanoise
re : Puissance de chutes d'eau 02-04-17 à 20:47

Je crois bien que les expériences "historiques" de Reynolds ont été faites avec des tuyaux cylindriques, le nombre de Reynolds faisant intervenir comme longueur caractéristique le diamètre.

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 02-04-17 à 22:26

de toute façon pour une section cylindrique le diamètre est égal au diamètre hydraulique quand celui est entièrement rempli.

Autre chose toujours dans le même sujet mais n'ayant pas de rapport direct avec la question précédente :

je veux effectuer une similitude de Reynolds pour modéliser avec de l'air une situation qui se déroulera avec de l'eau en réalité.

Voici les caractéristiques

L_e=975m
 \\ \rho_e=1000kg/m^3
 \\ \nu_e=10^{-6}m^2/s
 \\ Q_e=12m^3/s

L_a=600m
 \\ \rho_a=1.225kg/m^3
 \\ \nu_a=15.6.10^{-6}m^2/s
 \\ \Delta P_a=0.075 bar

en faisant l'égalité des nombres de Reynolds, j'arrive à obtenir Q_a=304m^3/s

mais on me demande ensuite de trouvé la perte de charge (en pression) de le cas où l'on utilise de l'eau pour cela je dis :
\Delta P_e=\dfrac{L_e}{L_a}\dfrac{\rho_e}{\rho_a}\dfrac{Q_e^2}{Q_a^2}\Delta P_a dans ces circonstances je trouve \Delta P_e=0.15bar

ma démarche est-elle la bonne ? parce qu'on m'indique que ma réponse est fausse

Posté par
iSirrol
re : Puissance de chutes d'eau 04-04-17 à 12:36

même en rectifiant le tir en considérant que la longueur qui intervient dans le nombre de Reynolds est le diamètre hydraulique et non la longueur,
On trouve Q_a=187.2m^3/s  et \Delta P_e=0.41bar
et ça ne marche toujours pas



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