TP Réseau hydraulique et pertes de charge

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1 TP Réseau hydraulique et pertes de charge But de l étude L objectif de cette manipulation est d étudier les lois régissant les relations entre débit et perte de charge dans un réseau hydraulique. Notations ρ = 1000 kg/m 3 g = 9,81 m/s 2 ϖ = ρ g Diamètres : - diamètre tuyau gris : 19,0 mm - diamètre tuyau transparent : 21,2 mm - diamètre section élargie : 42,5 mm - diamètre diaphragme : 12,0 mm Méthode de travail - Régler le banc pour le faire fonctionner à 6 débits différents. - Pour chaque débit - noter la hauteur d eau dans les 15 tubes, dans le tube en U - Mesurer le débit réel avec un chronomètre et le volume d eau dans la cuve - Répondre aux questions du texte Equation de Bernoulli avec pertes de charge 2 2 v2 p 2 v1 p 1 + gz2 + + gz1 + = J 2 ρ 2 ρ 1

2 I. ETALONNAGE DU DEBITMETRE DEBIT THEORIQUE Pour un débit donné, il existe une différence de hauteur d eau dans les tubes avant et après le diaphragme. L objectif est de déterminer la relation entre le débit d eau traversant le diaphragme et la différence de hauteur d eau. Il est possible d exprimer le débit dans le diaphragme à l aide de l équation suivante : S Qth = Cc 2g H 2 S 1 S1 où C c est un coefficient de contraction égal à 0,62. Pour un diaphragme donné il est possible de mettre cette équation sous la forme : Qth = K H Calculer K et donner son unité. DEBIT EXPERIMENTAL En utilisant le réservoir tampon et un chronomètre, déterminer la valeur du débit expérimental. Remplir le tableau suivant. Tracer sur un même graphe, le débit théorique et le débit expérimental. Volume temps Q th Q exp 2

3 II. PERTES DE CHARGES REGULIERES Vérifier par des mesures, l existence d une perte d énergie lorsqu un fluide réel passe à travers des conduites rectilignes de section constante. On se place entre les points 4 et 6. Ecrire l équation de Bernoulli entre 4 et 6. Les hauteurs piézométriques sont-elles conformes à celles représentées sur le schéma? Quelle interprétation énergétique peut-on faire à partir du théorème de Bernoulli? Pour les différents débits, déterminer le nombre de Reynolds. Déterminer la différence de pression entre les points 4 et 6 à partir des différences de hauteur d eau entre 4 et 6. En déduire la perte de charge J et le coefficient de perte de charge f. Remplir le tableau suivant. Tracer J en fonction du débit au carré. Placer les valeurs de f que vous avez déterminées dans le graphe de la dernière page et commenter. Q V Re H 4 - H 6 J p 4 p 6 f 3

4 III. PERTES DE CHARGES SINGULIERES (COUDE) Vérifier par des mesures, l existence d une perte d énergie lorsqu un fluide réel passe dans un coude. On se place entre les points 7 et 8. Ecrire l équation de Bernoulli entre 7 et 8. Déterminer la différence de pression entre les points 7 et 8 à partir des différences de hauteur d eau entre 7 et 8. En déduire la perte de charge J et le coefficient de perte de charge K. Remplir le tableau suivant. Tracer J en fonction du débit au carré. Q V H 7 H 8 J p 7 p 8 K 4

5 IV. PERTES DE CHARGES SINGULIERES (ELARGISSEMENT BRUSQUE) Vérifier par des mesures, l existence d une perte d énergie lorsqu un fluide réel passe dans un élargissement brusque. On se place entre les points 10 et 11. Ecrire l équation de Bernoulli entre 10 et 11. Déterminer la différence de pression entre les points 10 et 11 à partir des différences de hauteur d eau entre 10 et 11. En déduire la perte de charge J et le coefficient de perte de charge K. Remplir le tableau suivant. Tracer J en fonction du débit au carré. Placer les valeurs de K que vous avez déterminées dans le graphe de la dernière page et commenter. Q V 10 V 11 H 10 H 11 J p 10 p 11 K 5

6 V. PERTES DE CHARGES SINGULIERES (CONTRACTION BRUSQUE) Vérifier par des mesures, l existence d une perte d énergie lorsqu un fluide réel passe dans une contraction brusque. On se place entre les points 11 et 12. Ecrire l équation de Bernoulli entre 11 et 12. Déterminer la différence de pression entre les points 11 et 12 à partir des différences de hauteur d eau entre 11 et 12. En déduire la perte de charge J et le coefficient de perte de charge K. Remplir le tableau suivant. Tracer J en fonction du débit au carré. Placer les valeurs de K que vous avez déterminées dans le graphe de la dernière page et commenter. Q V 11 V 12 H 11 H 12 J p 11 p 12 K 6

7 R.W. FOX et A.T. Mc DONALD, "Introduction to Fluid Mechanics", John Wiley & Son, New York,