Tp mécanique des fluides : pertes de charges

UNIVERSITE MOHAMMED V
ECOLE MOHAMMADIA D’INGENIEURS
Département Génie Civil

TP DE MECANIQUE DES FLUIDES

Réalisé par : ARIF Abdelmounaim

BENHAMID Mohamed

I – But de la manipulation
Le but de cette manipulation est de calculer les pertes de charge dues aux composantes des circuits hydrauliques de faible diamètre, utilisés dans les installations dechauffage (à savoir les conduites droites, les rétrécissements et les élargissements brusques, les coudes et les vannes), et d’essayer d’étudier l’influence de chacune de ces composantes.

II – Description de l’appareil utilisé
L’appareil utilisé dans cette expérience est composé de deux circuits hydrauliques :
* Un circuit bleu foncé ;
* Un circuit bleu clair.
Chaque canalisationcomporte un certain nombre d’éléments dont la description vient ci-après :
* Pour le circuit bleu foncé :
* Une conduite droite (A) ;
* Un coude à angle vif à 90° (B)
* Un coude rond (C) ;
* Une vanne à diaphragme (D).
* Pour le circuit bleu clair :
* Un élargissement brusque (E) ;
* Un rétrécissement brusque (F) ;
* Trois coudes courbés de rayonde courbure différents (G), (H) et (J) ;
* Une conduite droite (L) ;
* Une vanne à pointeau (K).
Les pertes de charge dans ces éléments sont mesurées par des tubes piézométriques remplis d’eau, sauf dans les deux vannes où elles sont mesurées par des manomètres à mercure à tube en U.
III – Théorie :
L’écoulement d’un fluide incompressible dans une conduite circulaire est régipar les deux équations de conservation de la masse et celle de Bernoulli :
– Equation de continuité : Q = V1A1 = V2A2
– Equation de Bernoulli : Z1 + = Z2 +

Où les paramètres sont définis comme suit :
* Q : débit volumique ;
* V : vitesse moyenne ;
* A : section de la conduite ;
* Z : hauteur par rapport au niveau de référence ;
* P :pression statique ;
* Hf : perte de charge ;
* ? : masse volumique de l’eau ;
* g : accélération de la pesanteur ;
Pour le calcul des pertes de charge, on a les équations suivantes :

* La perte de charge dans une conduite droite de longueur L et de diamètre d est donnée par l’expression :
hf =
Où f est le coefficient de frottement, fonction du nombre de Reynolds et de larugosité relative (?/d).
* Dans les élargissements brusques :

hf = (V1-V2)2/2g

* Dans les rétrécissements brusques :

hf = kr V22/2g

Où kr est un coefficient sans dimension dépendant du rapport des deux sections : A2/A1, A2 étant la section de faible diamètre, et A1 celle du diamètre le plus important.

* Dans les coudes :hf = kC V2/2g

Où Kc est un coefficient dont la valeur dépend du rayon de courbure du coude ainsi que du débit d’écoulement.

* Dans les vannes :

hf = kv V2/2g

Où kv est un coefficient dont la valeur dépend du type de la vanne et de son degré d’ouverture.
En pratique, et comme mentionné ci-dessus, les mesuresexpérimentales des pertes de charge se font à partir de la mesure des différences de pression entre deux points distincts du circuit, ce grâce à un

manomètre à eau. Les deux équations d’écoulement du fluide permettent de déduire hf = x, où x est la différence de hauteur dans les tubes piézométriques. On exclut le cas des deux vannes, où l’on a recours à un manomètre à mercure à tube en U : hfest mesurée grâce à la relation : hf = 12.6x.

IV – Calcul à effectuer :

1 – Les tableaux de mesure pour les deux circuits :

Il est à noter que toutes les valeurs prises dans les tableaux ont une marge d’erreur de plus ou moins 5 mm d’eau.

* Pour le circuit bleu foncé :

essai N° | Hauteurs piézométriques (en mm d’eau) | Pression du tube en U…