circuits hydrauliques.pdf
TRANSCRIPT
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
1/18
1Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Mcanique des Fluides Applique
Circuits Hydrauliques
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
2/18
2Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Plan du chapitre
1 Analogies avec les circuits lectriques
2 Quelques notions sur les rseaux hydrauliques
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
3/18
3Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Circuit lectrique
1- Analogies avec les circuits lectriques
Circuit hydraulique
Courant i : Flux de charge traversla section dun conducteur
Dbit massique : Flux de masse travers la section dune conduite (fluide
incompressible )
m&
V&
Potentiel lectrique U Charge C
Rsistance lectrique R : soppose
au passage du courant.
Perte de Charge J : rsistance
hydraulique qui soppose lcoulement.
Loi dOhm
i
R
U12=V1-V2
V1 V2
U12 = Ri
J12 V&1 2
c=c1-c2
22
1221 V*K2g
UKJCC &
Thorme de Bernoulli gnralis
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
4/18
4Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Circuit lectrique Circuit hydraulique
Source de tension : Diffrence detension entre lentre et la sortie.
Pompe : Diffrence de charge entrelentre et la sortie.
Capacit C Rservoir deau
Diode Clapet anti-retour
Interrupteur Vanne
Bobine Turbine
.
.
.
.
.
.
1- Analogies avec les circuits lectriques
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
5/18
5Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Circuit lectrique Circuit hydraulique
Loi des noeuds
= sortantsentrants ii
i1 i2
i3
i4
i1+ i4 = i2+ i3
Loi des mailles
A
B
C
D
+
0UUUU DACDBCAB =
Loi des mailles
A
B
C
D
+
0CCCC DACDBCAB =
= sortantsentrants MM &&
1M&
2M&
4M&
3M&
= sortantsentrants VV &&
Fluide incompressible :
Conservation du dbit
1- Analogies avec les circuits lectriques
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
6/18
6Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Consquences des lois de Kirchhoff
Application aux circuits en srie
M&1 4
2
3
=
n
1
2n
1i41 MKJCCC
&
M&
12J23J
34J
14JC
1- Analogies avec les circuits lectriques
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
7/18
7Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Consquences des lois de Kirchhoff
Application aux circuits en parallle
1M&
2M&
M&
321 MMMM &&&&
AEBADBACB JJJ =
A B
C
E
D
3M&
C
M&
ADBJ
ACBJ
AEBJABJ
1- Analogies avec les circuits lectriques
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
8/18
8Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Consquences des lois de Kirchhoff
Application aux pompes en srie
A B
Pompe 1 Pompe 2
mH
V&
Pompe 1
Pompe 2m1Hm2H
m2m1 HH +
La caractristique globale sobtient enadditionnant les hauteurs pour un mmedbit.
Rq: Pour des considrations techniques et conomiques, des pompes multicellulairessont utilises (plusieurs roues montes en srie sur un mme arbre).
1- Analogies avec les circuits lectriques
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
9/18
9Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Consquences des lois de Kirchhoff
Application aux pompes en parallle
La caractristique globale sobtient enadditionnant les dbits hauteur constante.
Rq: il faut munir la pompe donnant la plus faible hauteur dbit nul (ici pompe 1) dunclapet anti-retour (sinon dbit ngatif dans pompe 1).
A BPompe 1
Pompe 2 Clapets A.R.
mH
1V&
Pompe 1
Pompe 2
m1
H
V&2V&
1- Analogies avec les circuits lectriques
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
10/18
10Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
2- Quelques notions sur les rseaux hydrauliques
Gnralits
Rseau ensemble de conduites permettant la distribution dun fluide plusieurs utilisateurs partir dune source.
Circuit ouvert- Rseau fluide (eau, gaz, ),- Irrigation,- Conduites forces.
Circuit ferm- Chauffage urbain- Chauffage central
- Circuits de chauffage ou de refroidissement(moteurs thermiques, usines agroalimentaires, chimie,)
Complexification des canalisations : changement de section, canalisationsen parallle, bifurcations, vannes
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
11/18
11Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Gnralits
2- Quelques notions sur les rseaux hydrauliques
On distingue 2 types de rseau :
Rseau ramifi
Distribution en diffrents points (utilisateurs ui) partir dun point source S : un seul parcourspossible, de la source vers un utilisateur.Aucune alimentation en retour.
Rseau maill
Les tronons de conduites forment des bouclesfermes appeles mailles. Les points sont relisentre eux. Possibilit dalimentation en retour.
Lexique
nud n : point de concours de plusieurs canalisations,branche : canalisation reliant deux nuds.
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
12/18
12Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Rseau ramifi
2- Quelques notions sur les rseaux hydrauliques
Exemple : Circuit ouvert connectant diffrents rservoirs.
N
Altitudes et caractristiques gomtriques des canalisationsconnues.Direction dcoulement a prioriinconnue.
Objectif : Dtermination du dbit dans chacune des conduites.
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
13/18
13Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Rseau ramifi
2- Quelques notions sur les rseaux hydrauliques
Rsolution des quations :
- Conservation du dbit en chaque nud.
- Application de la loi de Bernoulli le long de conduites places en srie :CN = CA - J1 CN = CC + J3 CN = CB J2
1
2
3
zA
zB
zC
H
V&
N
1
2a
3
N
N
2V&
1V&
3V&
H
V&
1
3
N
2bN
2V&
1V&
3V&
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
14/18
14Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Rseau ouvert ramifi : distribution de fluides
2- Quelques notions sur les rseaux hydrauliques
Distribution partir dun point source.
un seul chemin pour relier un point un autre.
Donnes :
- Longueur et topologie de chaque conduite.
- Charges et dbits ncessaires pour chaque utilisateur.Inconnues :
- Dimensionnement de la charge la source (dbit);- Rglage des organes de rgulation (vannes, ).
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
15/18
15Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Rseau ouvert ramifi : distribution de fluides
2- Quelques notions sur les rseaux hydrauliques
Mthode : de proche en proche, en partant des utilisateurs ui- Dtermination des dbits au niveau des diffrentes branches (loi des
nuds).
2i
i
ii4
i
2i VKD
L
gD
8J &
+=
- Calcul des pertes de charge dans les diffrentes branches (vannes dergulation ouvertes).
- Calcul de la charge requise pour chaque branche au nud ni.
- Adaptation des Ji par rglage des vannes ou dimensionnement desorganes de rgulation pour unicit de la charge en chaque nud ni.
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
16/18
16Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Rseau maill
2- Quelques notions sur les rseaux hydrauliques
Distribution partir dun ou plusieurs points source.
Alimentation possible par diffrents chemins.
Donnes :
- Longueur et topologie du rseau.
- Dbits aux entres et sorties.
- Charge en certains points du rseau.
Inconnues :- Sens des coulements ;- Dbits dans chaque branche.
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
17/18
17Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Rseau maill
2- Quelques notions sur les rseaux hydrauliques
Rsolution :
base sur les lois de Kirchhoff avec respect des conventions de signes
suivantes :
- Pour la loi des nuds, dbits positifs lorsque le fluide se dirige versle nud considr.
- Pour la loi des mailles, pertes de charges positives si le fluide
scoule dans le sens de parcours choisi sur la maille (choix arbitraire).Idem pour les dbits.
A
B
C
D
+
-
7/26/2019 Circuits hydrauliques.pdf
18/18
18Circuits Hydrauliques 3GEN 2015-2016
Rseau maill
2- Quelques notions sur les rseaux hydrauliques
Mthode de rsolution : HARDY - CROSS
1- Choix arbitraire des en respectant la loi des nuds au niveau dechaque branche.0iV
&
2- Dtermination des pertes de charges dans chaque branche.
0i0iii VVKJ &&
3- Loi des mailles : sur une maille.Si non respecte, correction de dbit apporter chaque boucle afin derespecter la loi des mailles.
=
0Ji
0i
i
i
VJ2
JV
&
&
4- Calcul des nouveaux dbits en appliquant la correction.
VVV 0i1i &&&
1V&
A
B
C
D
+