Hydraulique ( rétrecissement canalisation )
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Hydraulique ( rétrecissement canalisation )



  1. #1
    invite57daf81a

    Hydraulique ( rétrecissement canalisation )


    ------

    Bonjour, j'ai un problème ! Dans le cadre d'un projet, je calcule la puissance que peut fournir un barrage.
    On sait que Puissance=Pression * Q ( débit )

    http://tpe.barrages.2008.free.fr/ind...cinetique.html

    ( schéma )

    On considère que la Vitesse V1 à l'entrée de la canalisation est :
    V1=(2gh)^0.5 avec h la hauteur d'eau. h=150m
    V1=54m/s
    En effet on considère qu'il y a conservation de l'énergie et on s'intéresse donc à une molécule à la surface ^^

    Le diamètre de départ est de 0.7m et de 0.15 à la sortie ( juste avant la turbine, rétressisement brut )

    On néglige les pertes par frottements

    V1*0.7=V2*0.15 --> V2=V1*0.7/0.15
    V2=253m/s

    On connait la vitesse et la section on peut donc en déduire le débit

    ______________________________ ______

    On cherche désormais la pression dans le rétrecissement

    Soit P la pression atomosphérique
    La pression au point 1, à l'entrée de la canalisation est notée P1
    P1=p*g*h + P
    car on considère la particule statique
    P=101 325 Pa
    P1=1 572 825 Pa

    On considère maintenant la pression P3 juste avant le rétressissement
    Soit d la différence de niveau entre 1 et 2 et 1 et 3 ( les points 2 et 3 sont considérés comme confondu ).
    d=500m

    P3=p*g*d + P1
    P3=6 477 825 Pa

    On veut maintenant la pression en P2 ( dans le rétreccisement )
    Bernouilli :
    On considère que 2 et 3 sont à la même altitude

    P2+0.5p(V2)²=P3+0.5p(V3)²

    --> P2=P3 + 0.5p(V3²-V2²)
    Or V3=V1 car on néglige les pertes et canalisation de diamètre constant
    P2=-24 068 675 Pa

    D'ou le problème
    Car pour l'instant on ne tient pas compte de la turbine !

    SI quelqu'un peut me dire l'erreur dans mon raisonnement

    Merci

    -----

  2. #2
    LPFR

    Re : Hydraulique ( rétrecissement canalisation )

    Bonjour.
    Vous ne pouvez pas calculer la vitesse, et après dire "comme je mets un rétrécissement, la vitesse augmente".
    La vitesse sera de 54 m/s quelque soit le diamètre de sortie 0,7 m ou 0,15 m. Si non, la conservation de l'énergie n'est pas respectée.
    Au revoir.

  3. #3
    calculair

    Re : Hydraulique ( rétrecissement canalisation )

    Bonjour,

    j'ai lu la première partie

    Je suis ok avec la vitesse acquise par l'eau liée à la hauteur de chute

    Pour ce qui concerne la reduction du diamètre pour attaquer la turbine, il faut considerer la concervation de la masse de l'eau entre l'entrée et la sortie

    Chaque seconde à l'entrée , la masse d'eau injectée est m = Ve Pi De²/4
    masse m sort dans le même temps m = Vs pi Ds²/4

    donc Vs = Ve De²/Ds² cest dans le rapport des carréd des diametre s et non dans le rapport des diametres
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  4. #4
    calculair

    Re : Hydraulique ( rétrecissement canalisation )

    Bonjour

    La remarque de LPFR est aussi vachement interessante ...!!!!!!

    La conservation de la masse d'eau est aussi une exigeance.

    Il faut concilier les 2 aspects .... peut être Bernoulli nous donnera la solution.
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    invite57daf81a

    Re : Hydraulique ( rétrecissement canalisation )

    Merci pour les réponses rapides

    Je suis d'accord avec la première remarque !
    La deuxième je ne comprend pas toute tes notations !
    Et de deux la vitesse Vs à la sortie de la turbine ne m'intéresse pas, je m'intéresse de sa vitesse juste avant son entrée, non ?

    Sinon j'ai un gros problème car en pratique, la conservation des masses imposes que la vitesse augmente si le section diminue car
    V1*S1=V2*S2 enconsidérant l'eau comme imcomprésible.
    Mais cela contredit le principe de conservation de l'énergie mécanique car seul l'énergie cinétique change !

    Comment dois je faire ?
    Si les vitesse sont égales, alors les pressions P1 et P3 sont égales ce qui n'est pas le cas !

    Derek

  7. #6
    calculair

    Re : Hydraulique ( rétrecissement canalisation )

    Bonjour

    C'est contre intuitif, mais quand dans un fluide en mouvement la section de la conduite diminue, la vitesse augmente ( conservation de la masse) mais la conservation de l'energie va impser une baisse de la pression ( effet venturi decrit par Bernoulli )
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  8. #7
    calculair

    Re : Hydraulique ( rétrecissement canalisation )

    bonjour

    L'eau dans la conduite en bas de la chute a acquise la vitesse V

    La masse d'eau dans la conduite sur sa partie horizontale et sur une longueur dL = V dt est M = d Pi D²/4 V ( d = densité de l'eau ))
    Le travail des forces de pression P appliquées sur la section de la conduite
    sur la distance dL est T = P * Pi D²/4 * V dt

    L'energie totale est l'energie cinetique+ energie de pression

    Energie totale = 1/2 (d pi D²/4 V dt ) V² + P Pi D²/4 V dt

    En divisant par Pi D²/4 * Vdt ( volume de reference pourle calcul )

    on a 1/2 d V² + P = Energie totale / unité de volume d'eau

    Ainsi quand V augmente la pression P diminue

    On aura 1/2 d V² + P = constante jusqu'a la turbine
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  9. #8
    invite57daf81a

    Re : Hydraulique ( rétrecissement canalisation )

    Il faut donc tenir compte de l'énergie de pression ?
    je n'ai jamais entendu parler de cela ^^

  10. #9
    calculair

    Re : Hydraulique ( rétrecissement canalisation )

    Citation Envoyé par derek25 Voir le message
    Il faut donc tenir compte de l'énergie de pression ?
    je n'ai jamais entendu parler de cela ^^
    Bonjour
    regarde ce lien

    http://ipn.epfl.ch/webdav/site/ipn/s...otices/MHd.pdf
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  11. #10
    invite57daf81a

    Re : Hydraulique ( rétrecissement canalisation )

    faut il donc considéré les frottements ?
    Car dans la formule P représente bien la pression ? mais la pression n'a pas la dimension d'une énergie ?

    Ciao

  12. #11
    calculair

    Re : Hydraulique ( rétrecissement canalisation )

    bonjour

    Dans la conduite horizontale sans frottement c'est l'energie totale de chaque volume d'eauqui se conserve

    Energie cinetique + energie liée à la pression sur les limites de ce volume

    Quand la vitesse augmente, la masse elle ne change pas, mais le volume occupé ^par une masse d'eau donnée se deforme. Il faut alors considerer le travail des forces de pression.

    Comme il n'y a pas d'apport d'energie externe ni emprunt d'energie ( jusqu'a la turbine ) quand le vitesse aumente ( c'est à dire l'energie cinetique ) cela est fournie par le travail des forces de pression

    La relation est Energie totale = 1/2 (d pi D²/4 V dt ) V² + P Pi D²/4 V dt = cte ( voir monmessage N°7 )

    ou en simplifiant 1/2 d V² + P = Cte'

    Apres la turbine, la constante est modifiée du fait qu'une partie de l'energie sera absorbée par la turbine
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  13. #12
    calculair

    Re : Hydraulique ( rétrecissement canalisation )

    bonjour

    Je voulais ajouter que V1 S1 = V2 S2, mais encore faut il determiner V1 au bon endroit

    Quand Energie cinetique = 0 en haut du barrage, la pression est la pression atmospherique

    en bas du barrage eà la sortie de la tubine la pression est anouveau la pression atmospherique, l'energie cinetique residuelle en fonction du diamètre de sortie et la tubine a empruntée une partie de l'energie potentielle mg h
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  14. #13
    invite57daf81a

    Re : Hydraulique ( rétrecissement canalisation )

    En bref faut que je prenne en compte l'énergie interne ?
    puis je considéré l'eau comme un fluide parfait ?

    Ciao

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