Perte de Charge [PDF]

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RAPPORT DE TP D’HYDRAULIQUE TS BU 2 GROUPE 2

INTRODUCTION L’eau est en à point douter source de vie sinon elle est la vie. C’est donc une nécessité pour nous de connaître tous les paramètres chimiques et physiques qui partent de son traitement jusqu’à sa distribution. C’est ainsi qu’il nous a été demandé d’étudier l’un des comportements de l’eau qu’est la perte de charges. Dans l’application de l’hydraulique, on appelle perte de charge la manifestation de l’eau sus forme de diminution de charge dans le sens de l’écoulement. Dans toute étude de circuit hydraulique (réseau de distribution d'eau potable, réseau d'irrigation etc.…) l'évaluation des pertes de charges constitue une phase très importante et délicate qui conditionne le dimensionnement du circuit.

BUT DE L'ESSAI L'étude des pertes de charges d'un circuit consiste à la détermination de perte de charge totale du circuit qui est constitué de : Des pertes de charge régulières proportionnelles à la distance parcourue par le fluide. Des pertes de charges singulières localisées au niveau de chaque singularité (coude, élargissement brusque etc.…) rencontré par le fluide lors de son écoulement. L'évaluation de ces dernières constitue le but de cette manipulation.

MODE OPERATOIRE Vérifier que le réservoir est rempli d'eau. Fermer les vannes v3 et v2, ouvrir la vanne v1. Mettre en marche l'électro-pompe en appuyant sur le bouton noir du discontacteur (situé à gauche de l’ensemble). Ouvrir progressivement v2 et en même temps fermer un peu la vanne de by pass v1 de telle manière que le niveau d'eau dans le bac amont soit ENCADREUR : M. TRA BI

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toujours légèrement au-dessus du réservoir (vous devez toujours avoir un léger versement par le trop plein). Régler le niveau du bac aval (en montant ou en descendant la tige filetée munie de son bouchon d'obturation de vidange) de telle manière que la différence de niveau entre hg et h10 soit de 2 cm environ. Appeler le surveillant pour vérification

LES MESURES A EFFECTUER Relever les hauteurs hi pour i=13 en utilisant le tableau de présentation des mesures données. La ligne ainsi remplie représente donc une série de mesures pour une valeur précise du débit Q dans le circuit. Agissez sur le niveau d'eau dans le bac aval (en réglant la position de la tige filetée) pour le faire descendre de 3 cm environ. Après stabilisation, reporter les nouvelles valeurs de hi sur la deuxième ligne du tableau (correspondant une valeur de Q). Recommencer ainsi de suite pour une dizaine de valeurs du débit. Vérifier toujours que le niveau dans le bac amont est au dessus du réservoir; sinon modifier les vannes v1 etv2.

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TRAVAIL DEMANDE Présentation des résultats ? Tracé des courbes. 1°) Tracer la courbe h11-h12=f(Qc), reporter les incertitudes sur la mesure des valeurs h11 et h12. Dans la suite, pour tout calcul relatif à une ligne i, on prendra comme valeur du débit celle donnée par l'incertitude de (h11-h12)i avec la courbe expérimentale tracée au 1°(soit Qc expérimentale). 2°) Calculer les valeurs moyennes des divers coefficients de perte de charge K relatif à chaque obstacle à savoir coude2, élargissement, rétrécissement et diaphragme. Comparer avec les résultats en annexe.

3°) Tracer le coude (hg - h10) en fonction de Qc expérimental. 4°) Votre conclusion et remarques ANNEXE-CALCUL DE QUELQUES PERTES DE CHARGE SINGULIERES. Singularité dans un coude Le coefficient de pertes de charges singulières K dépend de forme générale du coude. L'analyse des résultats expérimentaux a permis d'établir la relation empirique suivante. 1. K=ΔH+ΔF

avec ΔH=Ai.Bi

et

ΔF=0,0175. λ. (Rc/D).

Dans lesquels =Angle de changement de direction Rc=Rayon de courbure D=Diametre du tuyau Et Ai=Ai () pour =90° Ai=1

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. Bi=Bi (D/Rc) donné par le tableau (si Bi ne figure pas dans le tableau on procède par interpolation) Ci=dépend de la forme de la section ; pour une section circulaire Ci=1 λ =terme correctif, dans notre cas λ=0,02 K=1*0,4047*1+0,0175*0,02*(35/40)*90 K=0,43 L'élargissement brusque Le résultat théorique est obtenu par une application du théorème des quantités de mouvement (formule de Borda) Nous obtenons : ΔHAB= (V1-V2/2g) avec K= (1-(S1/S2)2)2 Le coefficient K, suivant la nature de l'élargissement, est corrigé par des termes correctifs. K= (1-(40/80)2)2 K=0,56 K=(1/cc-1)2

et Cc=σ/S2=0,62

K=(1/0,62-1)2 K=0, 38 Le rétrécissement brusque Δh= (Vσ-V2)2/2g=Kv2/2g Diaphragme K= (1+0.707√(1-S1/S2 )-S1/S2) 2 K=1,00 REMARQUES L'étude des pertes de charge que nous avons eu à effectuer de manière pratique nous amène à faire plusieurs constats. ENCADREUR : M. TRA BI

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En effet, il est à remarquer que les résultats expérimentaux et théoriques sont le plus souvent très différents. Ces différences sont dues aux erreurs de lectures sur le tableau ou aussi à des erreurs de manipulation.

Au niveau des différents K on constate que les valeurs expérimentales sont plus élevées que les valeurs théoriques. Cette différence entre les valeurs se fait plus ressentir au niveau du coude 2 et du rétrécissement. Aussi convient il de dire que la courbe 2 obtenue est une courbe moyenne car h9-h10 est tracée en fonction de Qc expérimentale du tube de Pito

Tableau récapitulatif de la manipulation BAC A H0

COUDE 1

COUDE 2

Elargissement

H1

H2

Δh

H2

H3

Δh

H3

H5

Δh

495

493

483

10

483

477

6

477

480

-3

495

490

473

17

473

465

8

465

470

-5

494

489

465

24

465

454

11

454

460

-1

493

487

457

30

457

444

13

444

452

-8

493

484

448

36

448

432

16

432

442

-10

495

483

440

43

440

420

20

420

430

-10

495

472

430

42

430

410

20

410

425

-15

493

470

425

45

425

400

25

400

415

-15

492

477

415

62

415

387

28

387

405

-18

495

475

407

68

407

375

32

375

397

-22

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Rétrécissement

VANNE

Diaphragme

Pitot

Bac B

Qc (m 3/s)

Qce (m3/s)

H5

H6

Δh,

H7

H8

Δh

H9

H10

Δh

H11

H12

Δh

H13

480

473

07

460

458

02

452

433

19

440

437

03

440

0,00058

0,0015

470

456

14

442

440

02

430

400

30

415

412

03

412

0,00058

0,0018

460

460

20

423

420

03

405

365

40

385

382

03

383

0,00058

0,0021

452

428

24

400

398

02

382

330

52

356

351

05

353

0,00075

0,0024

442

412

30

380

375

05

360

295

65

327

321

06

323

0,00082

0,0027

430

397

33

360

355

05

335

259

76

300

293

07

292

0,00089

0,0029

425

385

40

345

339

06

316

228

88

273

265

08

263

0, 00095

0,0031

415

367

48

323

319

04

292

193

99

247

236

11

235

0,00111

0,0033

405

355

50

303

298

05

268

157

111

217

204

13

203

0,00121

0,0035

397

340

57

280

277

02

244

120

124

187

174

13

173

0,00121

0,0037

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Courbe de ( h9-h10 ) en fonction de QC expérimental

H9-H10

H9-H10 en fonction de Qc 140 120 100 80 60 40 20 0

Y

1 5 01 8 02 1 02 4 02 7 02 9 03 1 03 3 03 5 03 7 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.

Qc

Courbe de ( h11- h12 ) en fonction de QC

H11-H12 en fonction de Qc

H11-H12

14 12 10 8 6

Y

4 2 0

Qc

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CONCLUSION

Au terme de notre étude nous pouvons affirmer que cette analyse nous a permis de prendre conscience des différentes pertes de charges dues aux élargissements, aux rétrécissements et aux coudes des conduites lors de la circulation d'un fluide. Ces facteurs devront donc être pris en compte lors de l’alimentation en eau d’une agglomération. Cela nous permettra en tant que futurs Hydrauliciens lors des opérations d'assainissements et d'alimentation en eau de ne point négliger ces différents paramètres.

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