Calcul de la pression à la sortie d'un entonnoir

[Bardouli]

Bonjour à tous

C'est ma première sur le forum physique, j'ai plus l'habitude de venir sur le forum de maths, mais là je sollicite votre expertise, car la question est assez particulière.

Je travaille sur un système mécanique basé sur la pression sous-marine avec mon fils. Je cherche à atteindre une dizaine de bar de pression voir plus, mais sans descendre en profondeur(en tous cas pas à 100m ). J'ai vus qu'il est possible en faisant un simple piston de concentrer une pression sur une surface vers une surface plus petite pour obtenir une pression plus grande, mais cela nécessite des appuis que je voudrais éviter.
A priori si je pars sur une colonne d'eau d'1m de profondeur avec une base de 30x30cm j'arrive à plus de 80 bar si je ramène le tout sur 1cm²... si je ne me trompe pas dans mes calculs.

Du coup je me suis posé la question d'une forme en entonnoir : si on considère que les effets de pressions sur l'entonnoir sont négligeales, les écoulement devraient amener la pression vers la partie la plus étroite, mais je ne trouve pas comment calculer les éventuelles pertes ou même l'angle de l'entonnoir, selon mes besoins.

Avant de passer à de l'empirique pur à coups d'expériences, je me suis demandé si quelqu'un pourrait m'éclairer de ces lumières théoriques, voir même pire éteindre mon ambition et m'obliger à revenir à l'idée du piston
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[azizovsky]

Impossible: si tu relis ton entonnoir à une bouteille cylindrique de même base que la sortie de l'entonnoir par un petit tuyau, tous les deux remplis au même niveau, d'après ton analyse les pressions au niveau des deux bases ne sont pas égaux, l'eau va couler de l'entonnoir vers la bouteille, mais ce n'est pas ce que tu va voir, les niveaux ne changent pas, donc les pression sont égaux à la base des deux.....(sans calcul)

[azizovsky]

l'expérience : https://www.inbw.be/le-principe-des-vases-communicants

[azizovsky]

Conseil par hasard : attention de jouer avec la pression et la respiration : https://www.youtube.com/watch?v=kAq2M6HPzCA

Je travaille sur un système mécanique basé sur la pression sous-marine avec mon fils. Je cherche à atteindre une dizaine de bar de pression voir plus, mais sans descendre en profondeur(en tous cas pas à 100m

[A voir en vidéo sur Futura]

[Bardouli]

ExempleFiltre.jpg

Pour être plus clair voici ma configuration. L'idée est que c'est la pression sur la partie rouge qui m'intéresse.
A priori la pression sur la zone rouge est directement lié à celle du poids que l'on doit appliquer sur un tel systeme pour qu'il reste immergé, et c'est donc la question de savoir si l'entonnoir implique bien une concentration de la pression sur la zone rouge.

ExemplePiston.jpg

Mon raisonnement se base sur cette idée ou la partie verte est un piston poussée par la pression et qui va donc écraser la zone rouge (si on suppose le système noir immobile et fixe). Je suppose que la pression de toute la surface du piston est concentré sur la zone rouge.

[invite73192618]

Archimède a dit, la force de portance est proportionnelle à la masse du liquide déplacé. Il suffit donc d'évaluer la quantité de "blanc" sous la ligne de flottaison pour avoir une idée de la force, beaucoup plus faible dans le cas 1 que dans le cas 2. Par ailleurs, dans le cas 2, la force s'exerce sur une petite surface, ce qui augmente encore plus la pression par rapport à la figure 1.

Le moyen le plus simple pour une force pression est d'utiliser un cone renversé sur une enclume, de préférence en usinant pointe et enclume pour que le contact soit uniforme. Ou d'acheter un compresseur.

[XK150]

Bonjour ,

Figure 1 : l'entonnoir et sa forme ne sert à rien , les pressions s' équilibrent de chaque coté de la paroi .
Dans la zone rouge , la pression est celle de la pression hydrostatique P = ρ g h .

[Bardouli]

Merci à tous pour vos retours.

J'ai modifié l'idée pour tenir compte des commentaires. Étant donné la nouvelle forme, j'ai la poussée qui est concentré sur la zone rouge.
Est-ce que l'entonnoir amène un effet cette fois comme pour le piston, et si c'est le cas comment puis-je l'estimer?

Au pire, je vais essayer de passer par un prototype, pour avoir des mesures, ou au moins un ordre d'idée.

[XK150]

Re ,

Sans changement : les lignes de pression sont perpendiculaires à la paroi de l'entonnoir , pression en bas du tube droit de hauteur h : Rho g h .

[FC05]

Bonjour ,

Figure 1 : l'entonnoir et sa forme ne sert à rien , les pressions s' équilibrent de chaque coté de la paroi .
Dans la zone rouge , la pression est celle de la pression hydrostatique P = p₀ + ρ g h .

Avec p₀ la pression atmosphérique, c'est mieux.


@Bardouli :

Et quelle que soit la forme ça ne changera rien.
Les raisonnements de type "solide" ne fonctionnent pas !

-> Un solide transmet les forces
-> Un fluide transmet les pressions.

[XK150]

Autre raisonnement , non pas par l'absurde mais par le bon sens ...

Si il y avait " de la pression " , en perçant la membrane rouge , il s'élèverait un jet d'eau et vous auriez découvert un moyen de remonter l'eau gratuitement :
votre fortune est faite !!!

[invite73192618]

Euh... s'il perce la membrane rouge il va bien y avoir un jet d'eau, tant et aussi longtemps que l'eau ne sera pas au même niveau de part et d'autre. Mais tu as raison qu'il n'y a pas d'effet de concentration de la pression, c'est-à-dire que la coupe en entonnoir ne sert à rien sur ce schéma.

@Bardouli, une meilleure méthode serait de partir d'un tube rempli d'eau, ajouter un bouchon, renverser le tube, le plonger tête en bas dans un réservoir d'eau plus large, puis enlever le bouchon. L'eau du tube sera alors prise entre la gravité qui la pousse à sortir et une petite bulle de gaz à très basse pression qui limite sa descente. Cette bulle de gaz constitue un vide que tu peux utiliser au besoin. En rajoutant de l'air cette pression augmente jusqu'à la pression atmosphérique, puis passée la pression atmosphérique le gaz sera en surpression au point de progressivement chasser toute l'eau du cylindre. La pression sera alors proportionnelle au poids de l'eau divisé par le diamètre du tube. Je ne sais pas jusqu'ou on peut monter avec cette technique, mais comme le réservoir peut être beaucoup plus volumineux que le tube la pression devrait pouvoir être intéressante.

[gts2]

L'eau du tube sera alors prise entre la gravité qui la pousse à sortir et une petite bulle de gaz à très basse pression qui limite sa descente.

Il faudra pour cela que le tube fasse plus de 10 m de haut.

[Bardouli]

Continuons les alternatives!



Je suppose que sur le dessin la pression du piston est transferé à la poche d'eau en bleu ciel. Si je considère que la poche bleu ciel est fermé alors la pression de celle-ci est directement celle qui appuie sur le piston. et ceux-ci même si la poche était plus haute.

La pression hydrostatique est effectivement un univers assez bizarre quand on creuse

[invite73192618]

Il faudra pour cela que le tube fasse plus de 10 m de haut.

Oui, sauf s'il y a du gaz dissou ou si on en introduit quelques bulles.

(...) la pression de [la poche bleu ciel] est directement celle qui appuie sur le piston. et ceux-ci même si la poche était plus haute.:

Oui, mais la pression sera proportionnelle au volume d'air situé au-dessus du piston. Si c'est bas la pression sera donc plus forte que si c'est haut. (et si tu montes la poche bleu ciel plus haut que le niveau d'eau, tu auras une dépression plutôt qu'une surpression)

[XK150]

Oui , la pression dans le réservoir bleu clair ( que vous pouvez placer où vous voulez en hauteur ) est la pression hydrostatique au niveau du grand piston vert multipliée par le rapport des surfaces entre le grand et le petit piston vert . Maintenant , comment allez vous utiliser cette " pression " ????

[FC05]

Ben non, quand on remonte dans le liquide la pression diminue !

Franchemment cette discution est du niveau "mouvement perpétuel" alors vous faites ce que vous voulez mais moi ...

[XK150]

Oui , la pression dans le réservoir bleu clair ( que vous pouvez placer où vous voulez en hauteur ) est la pression hydrostatique au niveau du grand piston vert multipliée par le rapport des surfaces entre le grand et le petit piston vert . Maintenant , comment allez vous utiliser cette " pression " ????

Oui , la pression dans le réservoir bleu clair ( que vous pouvez placer où vous voulez en hauteur , " à condition d'allonger la tige du piston" ) est .... .
Evidemment , il ne faut pas déplacer le grand piston ...

[Bardouli]

Bonjour à tous

Retour de vacances

Oui , la pression dans le réservoir bleu clair ( que vous pouvez placer où vous voulez en hauteur ) est la pression hydrostatique au niveau du grand piston vert multipliée par le rapport des surfaces entre le grand et le petit piston vert . Maintenant , comment allez vous utiliser cette " pression " ????

Le but est d'obtenir assez de pression pour faire une osmose inversée. Le processus est non efficient (surtout pour un reset), mais dans le principe ça permettrait d'obtenir une pression suffisante sans electricité pour désaliniser.
C'est vraiment juste un jeu de l'esprit, avec mon fils sur utiliser la pression existante pour dépasser la pression osmotique.

Donc en partant du dernier schéma, je peux obtenir une grande pression dans le caisson bleu clair, et donc du coup avoir une osmose inversé, je devrais avoir la pression jusqu'à ce que le piston vert traverse le caisson, ou qu'en montant la force exercé sur lui ne soit plus suffisante.

On est quand même loin du mouvement perpétuel... juste un gros détour pour ne pas payer la facture d’électricité :P

[XK150]

Re ,

Le grand piston ne va pas venir tout seul dans la position du dessin ... Ce que vous allez récupérer à la remontée , c'est ce que vous aurez dépensé pour le mettre en place ,
plus les pertes , bilan nul et même négatif . Donc , utilisez directement l'énergie de la mise en place sans passer par cet intermédiaire hydraulique .

[FC05]

Et le canard était toujours vivant !

NON CA NE FONCTIONNERA PAS !

C'est clair comme ça ?

[azizovsky]

Continuons les alternatives! :

La pression hydrostatique est effectivement un univers assez bizarre quand on creuse

Oui, c'est l'étonnement enfantin qui fait la différence: de saisir l'essence même des chose.
j'ai fait bcp d'expériences, l'une d'eux, j'ai découpé le 'fond' d'une bouteille, et je l'ai remplie d'eau sans la sortir du bassin, j'ai cru que si je fait passer un petit tuyau par la 'bouche' de la bouteille, à cause du poids d'eau, il va aspirer l'eau au dessous, mais non ...

C’est dans cet acte de "passer outre", d’être soi-même en somme et non pas simplement l’expression des consensus qui font loi, de ne pas rester enfermé à l’intérieur du cercle impératif qu’ils nous fixent - c’est avant tout dans cet acte solitaire que se trouve "la création". Tout le reste vient par surcroît.

Alexander Grothendieck