TP MDF : mesurer les forces engendrées par un jet de fluide (eau) sur un obstacle fixe et de comparer ces forces à la variation de la quantité de mouvement du fluide au moment de la quantité du choc;d’étudier les pertes de charge qui ont lien lors de l’écoulement d’un fluide(eau) à travers d’un orifice à la base d’1 réservoir de grand dimension un jet de différent orifices,



 

But :
         
Le travaille pratique est devisée en deux manipulation

 Manipulation 1

Dont le but de mesurer les forces engendrées par un jet de fluide (eau) sur un obstacle fixe et de comparer ces forces à la variation de la quantité de mouvement du fluide au moment de la quantité du choc.                      
      
 Manipulation 2

Dont le but d’étudier les pertes de charge qui ont lien lors de l’écoulement d’un fluide(eau) à travers d’un orifice à la base d’1 réservoir de grand dimension un jet de différent orifices,
Permettra de montrer la variation de ces pertes de charge avec la forme de l’orifice elle permet également de mesurer la réduction de la veine fluide à la sortie du réservoir.
 
DESCRIPTION :

Lorsqu’ un fluide s’écoule dans un système, le frottement des molécules du fluide contre les parois des conduites produit un échauffement, et par conséquence une partie de l’énergie est perdue sous la forme d’énergie calorifique. Les causes de pertes de charge trop impotentes par frottement dans les conduites hydrauliques sont les suivantes :
    - conduites trop longues et passage insuffisant
- coudes trop nombreux
- raccordements mal conçus

COMPOSANTS NECESSAIRES :
MODULE N°
NOMBRE
DESIGNATION
fixe
1
Groupe générateur
2
1
Limiteur de pression
1
2
Monomètres
17
1
Pertes de charge (tube spirale)
12
1
Limiteur de débit
-
1
Chronomètre ou un débitmètre

PROCEDURE :

 1 – Préparation des composants.  .    4 – Réalisation d’exercice
 2 – Réalisation du montage.               5 – Démontage
 3 – Contrôle du Montage.
               
PRECAUTIONS :

       1– ne pas mettre en route le groupe hydraulique avant la vérification du montage.
        2– ne pas corriger une erreur de montage lorsque le groupe hydraulique est en fonctionnement. Décomprimer les circuits sous pression.

Principe :
                   Lors de l’alimentation,le débit volumique est donnée par la relation suivant :
                        
                                                            QV=  (N/30)-16.5
                  Avec : Q   en l/s
                       Et : N    en tr/min

                   Le débit  de l’eau est anime a une vitesse U0 avant le choc et U1 (après) au moment             
                  Du choc sur l’obstacle (coupellé hémisphérique disque plat).après le choc on rétablit l’horizontalité de la règle par le déplacement  d’un e masse m à des distances x sur la règle gradués.on mesure chaque la fréquence N à l’aide de sa correspondance avec la vitesse linéaire U fixé sur le potentiomètre de commande du moteur.
On ferme un robinet de liaison entre deux cylindres pour chercher les paramètres de la 2ème manipulation.
Le débit reste le même que dans la 1ère manipulation, il arrive au cylindre 2 dans lequel se stabilise à un hauteur H0 dans un temps lieu déterminer, on détermine alors le temps nécessaire pour remplir 5 l dans le réservoir de variation pour chaque valeur de fréquence N.
Pour un volume jusqu’au trop-plein, la charge est alors constant dans le réservoir soit H0, on mesure le niveau de l’eau dans le tuyau fixe sur le cylindre, on détermine également Dc par la méthode de la lame.Les mesures sont faites pour les deux orifices.     


Manipulation1                 

Impact d’un jet sur un obstacle


1-1                Schéma du montage




1-2 calcule :
U: vitesse du jet à la sortie de la tuyère :
Le réservoir et la grande dimension.


Q0=U0.S     avec           S=(3,14D2)/4
                                                                Donc: U0 =4Q0/3.14D2
                                                  

                                               Avec D : diamètre de la section de sortie connu
                                                       U: vitesse du jet, moment du choc
Qv
Qm
U0
U1
Q  U1
X
Fd
30.6
30.6
390
389
1.19
30
1.2
32.8
32.8
417.8
416.7
1.36
37
1.48
36.8
36.8
468.5
467.7
1.72
40
1.6
39.5
39.5
503
502.26
1.98
45
1.8
43.5
43.5
554
553.33
2.4
60
2.4
44.8
44.8
570.4
569.8
2.55
72
2.88


Le débit  volumique de la pompe est donnée par la relation suivant : QV=N/30-16.5

       On fait de fixer l’obstacle plat au levier,on place la masse mobile en position 0 sur le levier  et on règle le ressort de soutien afin que le levier soit horizontal.
On fait marcher l’appareil,se soulevée sous l’action  de la force F on rétablir la position horizontale du levier en déplaçant la masse d’une distance X à chaque fréquence N du moteur ,on note la distance X.

 Calcul de U: vitesse du jet à la sortie de la tuyère :                        
 On sait que QV=N/30-16.5=U0.S

Donc:U0=1/S(N/30-16.5)
Alors
              U0=4/3.14.D2(N/30-16.5)


Détermination de l’expression de U1=f(U0,h)on applique le théorème de berrenoulli entre
A et B


                                     ZA+PA/2 g+Va2/2 g= Zb+Pb/2 g+Vb2/2 g
                         
                                          U1=Uo et UB=U1
Ua2/2g= ( Z1+ ZB)+U02/2g                           Ua2/2g=( Zb+ Za)+U02/2g  

Donc on trouve
          UA= √ (U02-h2g)
                        




 Expression de la force   T=f (m, x, p)

Système étudier : (levier)
 
Les forces appliquées : P=mg : le poids F : force exercée par le jet sur l’obstacle





D’après le P.F .S
On a  la somme des force extérieur est égale à 0
          La somme des moments des forces extérieur est égale aussi à 0
D’où      A+F+P=0
              AF+Xp=0         D’où    F=x.mg/a


1-1    Schéma du montage



1 : potentiomètre
2 : pompe
3 : vanne
4 : obstacle de demi sphère
5 : masse pour rétablir l’horizontalité du système

Calcule :

U: vitesse du jet à la sortis de la tuyère
Le réservoir est la grande dimension
 
                                                                          
                                                                  Q0=U0*S
                    Avec S=п*d2/4

                                            Donc Q0=U0* (п*d2/4)
Le débit volumique de la pompe est donné par la relation suivante :
Qv=N/30-16.5
On fait l’obstacle demi sphère au levier, on place la masse mobile en position 0 sur le levier et on règle le ressort de soutient a fin que le levier soit horizontal
On fait marcher, le levier se soulève sous l’action de la force F.
On rétablis la position horizontal du levier en déplaçant la masse d’une distance x a chaque fréquence n du moteur, on note la distance x.

Le calcul de Uo : vitesse du jet a la sortis de la tuyère :
On sait que Qv=N/30-16.5=Uo*S     donc Uo= (1/S)*(N/30-16.5)
 
 Alors
Uo=(4/П*d2)(N/30-16.5)

Détermination de l’expression de U1= f(Uo,h)                                        
On applique le théorème de Bernoulli entre A et B                                   

ZA+PA/2g+VA2/2g= ZB+PB/2g+VB2/2g

Donc on trouve U1=(Uo2-h2g)1/2










Qv
Qm
Uo
U1
QmU1
x
Fc
30.6
30.6
97.5
97.25
0.29
35
1.4
32.8
32.8
104.4
104.17
0.34
40
1.6
36.8
36.8
117.12
116.92
0.43
45
1.8
39.5
39.5
125.75
125.56
0.5
50
2
43.5
43.5
138.5
138.33
0.6
65
2.6
44.8
44.8
142.6
142.45
0.63
85
3.4

Graphe  de Fd et Fc  en fonction de Qm.U1




Conclusion :

-on remarque qu’il y a une différence entre le débit pour P1 et le débit pour P2 et cella due au condition et aussi les changements des positions des orifices pour les deux pression
-on ne suit pas les escapes de la manipulation c à d on fait varier le débit et on déduit la pression, mais on fait l’inverse, on varie la pression et on aboutis le débit et cella revient à un problème   au
Niveau de la machine.

 



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