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Description générale
Un fluide, comme son nom l'indique, se caractérise par sa capacité à s'écouler. Il diffère d'un solide en ce qu'il subit une déformation due à une contrainte de cisaillement, aussi faible soit-elle. Le seul critère est qu'un temps suffisant s'écoule pour que la déformation se produise. En ce sens, un fluide est informe.
Les fluides peuvent être divisés en liquides et en gaz. Un liquide est peu compressible et présente une surface libre lorsqu'il est placé dans un récipient ouvert. En revanche, un gaz se dilate toujours pour remplir son contenant. Une vapeur est un gaz proche de l'état liquide.
Le liquide qui intéresse principalement l'ingénieur est l'eau. Elle peut contenir jusqu'à 3 % d'air en solution, lequel a tendance à se libérer à des pressions inférieures à la pression atmosphérique. Il est donc essentiel d'en tenir compte lors de la conception des pompes, vannes, canalisations, etc.
Pompe de drainage d'eau centrifuge multicellulaire à turbine verticale diesel. Cette pompe de drainage verticale est principalement utilisée pour pomper les eaux usées non corrosives, dont la température est inférieure à 60 °C et dont la teneur en solides en suspension (à l'exclusion des fibres et des gravillons) est inférieure à 150 mg/l. La pompe de drainage verticale de type VTP est intégrée aux pompes à eau verticales de type VTP. La lubrification du tube est assurée par de l'eau, en fonction de l'augmentation et du collier. Elle peut être utilisée pour pomper des eaux usées contenant des particules solides (ferraille, sable fin, charbon, etc.) à des températures inférieures à 60 °C.
Les principales propriétés physiques des fluides sont décrites comme suit :
Densité (ρ)
La masse volumique d'un fluide est sa masse par unité de volume. Dans le Système international d'unités (SI), elle s'exprime en kg/m³.3.
L'eau est à sa densité maximale de 1000 kg/m3à 4 °C. Il y a une légère diminution de la densité avec l'augmentation de la température, mais à des fins pratiques, la densité de l'eau est de 1 000 kg/m3.
La densité relative est le rapport entre la densité d'un liquide et celle de l'eau.
Masse spécifique (w)
La masse spécifique d'un fluide est sa masse par unité de volume. Dans le système Si, elle est exprimée en N/m3. À des températures normales, w est de 9810 N/m3ou 9,81 kN/m3(environ 10 kN/m3 pour faciliter le calcul).
Densité relative (SG)
La gravité spécifique d'un fluide est le rapport entre la masse d'un volume donné de liquide et la masse du même volume d'eau. C'est donc aussi le rapport entre la masse volumique d'un fluide et celle de l'eau pure, généralement à 15 °C.
Pompe à amorçage sous vide pour puits
Numéro de modèle : TWP
Les pompes à eau de puits auto-amorçantes à moteur diesel mobile de la série TWP, conçues conjointement par DRAKOS PUMP (Singapour) et REEOFLO (Allemagne), peuvent transporter tous types de fluides propres, neutres et corrosifs contenant des particules. Elles résolvent de nombreux problèmes rencontrés avec les pompes auto-amorçantes traditionnelles. Leur structure unique, fonctionnant à sec, permet un démarrage et un redémarrage automatiques sans liquide au premier démarrage. La hauteur d'aspiration peut dépasser 9 m. Leur excellente conception hydraulique et leur structure unique garantissent un rendement supérieur à 75 %. Différentes structures sont disponibles en option.
Module d'élasticité en vrac (k)
Pour des raisons pratiques, les liquides peuvent être considérés comme incompressibles. Cependant, dans certains cas, comme l'écoulement instable dans les conduites, la compressibilité doit être prise en compte. Le module d'élasticité volumique, k, est donné par :
Où p est l'augmentation de pression qui, appliquée à un volume V, entraîne une diminution du volume AV. Puisqu'une diminution de volume doit être associée à une augmentation proportionnelle de la masse volumique, l'équation 1 peut s'exprimer ainsi :
ou l'eau, k est d'environ 2 150 MPa à température et pression normales. Il en résulte que l'eau est environ 100 fois plus compressible que l'acier.
fluide idéal
Un fluide idéal ou parfait est un fluide dans lequel il n'existe aucune contrainte tangentielle ni de cisaillement entre les particules du fluide. Les forces agissent toujours normalement dans une section donnée et se limitent à la pression et aux forces d'accélération. Aucun fluide réel ne répond pleinement à ce concept, et pour tous les fluides en mouvement, des contraintes tangentielles sont présentes, ce qui atténue le mouvement. Cependant, certains liquides, dont l'eau, sont proches d'un fluide idéal, et cette hypothèse simplifiée permet d'adopter des méthodes mathématiques ou graphiques pour résoudre certains problèmes d'écoulement.
Pompe à incendie à turbine verticale
Numéro de modèle : XBC-VTP
Les pompes incendie verticales à arbre long de la série XBC-VTP sont des pompes à diffuseurs monocellulaires et multicellulaires, fabriquées conformément à la dernière norme nationale GB6245-2006. Leur conception a également été améliorée en se référant à la norme de l'Association américaine de protection contre les incendies. Elles sont principalement utilisées pour l'alimentation en eau d'extinction d'incendie dans les secteurs de la pétrochimie, du gaz naturel, des centrales électriques, du textile, des quais, de l'aviation, de l'entreposage, des immeubles de grande hauteur, etc. Elles conviennent également aux navires, aux réservoirs maritimes, aux navires de lutte contre les incendies et à d'autres applications.
Viscosité
La viscosité d'un fluide mesure sa résistance aux contraintes tangentielles ou de cisaillement. Elle résulte de l'interaction et de la cohésion des molécules du fluide. Tous les fluides réels possèdent une viscosité, quoique à des degrés variables. La contrainte de cisaillement dans un solide est proportionnelle à la déformation, tandis que celle dans un fluide est proportionnelle à la vitesse de déformation. Il en résulte qu'il ne peut y avoir de contrainte de cisaillement dans un fluide au repos.
Fig.1.Déformation visqueuse
Considérons un fluide confiné entre deux plaques situées à une très faible distance y l'une de l'autre (Fig. 1). La plaque inférieure est stationnaire tandis que la plaque supérieure se déplace à la vitesse v. Le mouvement du fluide est supposé se dérouler dans une série de couches infiniment minces, ou lames, glissant librement les unes sur les autres. Il n'y a ni écoulement transversal ni turbulence. La couche adjacente à la plaque stationnaire est au repos, tandis que celle adjacente à la plaque mobile a une vitesse v. Le taux de déformation de cisaillement, ou gradient de vitesse, est dv/dy. La viscosité dynamique, ou plus simplement, la viscosité μ, est donnée par
De sorte que:
Cette expression de la contrainte visqueuse a été postulée pour la première fois par Newton et est connue sous le nom d'équation de Newton de la viscosité. Presque tous les fluides ont un coefficient de proportionnalité constant et sont appelés fluides newtoniens.
Fig.2. Relation entre la contrainte de cisaillement et le taux de déformation de cisaillement.
La figure 2 est une représentation graphique de l’équation 3 et démontre les différents comportements des solides et des liquides sous contrainte de cisaillement.
La viscosité est exprimée en centipoises (Pa.s ou Ns/m2).
Dans de nombreux problèmes concernant le mouvement des fluides, la viscosité apparaît avec la densité sous la forme μ/p (indépendante de la force) et il est pratique d'utiliser un seul terme v, connu sous le nom de viscosité cinématique.
La valeur de ν pour une huile lourde peut atteindre 900 x 10-6m2/s, alors que pour l'eau, qui a une viscosité relativement faible, elle n'est que de 1,14 x 10?m2/s à 15° C. La viscosité cinématique d'un liquide diminue avec l'augmentation de la température. À température ambiante, la viscosité cinématique de l'air est environ 13 fois celle de l'eau.
Tension superficielle et capillarité
Note:
La cohésion est l’attraction que des molécules similaires exercent les unes sur les autres.
L'adhésion est l'attraction que des molécules différentes exercent les unes sur les autres.
La tension superficielle est la propriété physique qui permet à une goutte d'eau d'être maintenue en suspension au robinet, à un récipient d'être rempli de liquide légèrement au-dessus du bord sans déborder, ou à une aiguille de flotter à la surface d'un liquide. Tous ces phénomènes sont dus à la cohésion entre les molécules à la surface d'un liquide adjacent à un autre liquide ou gaz non miscible. Tout se passe comme si la surface était constituée d'une membrane élastique, uniformément contrainte, qui tendrait toujours à contracter la surface. Ainsi, les bulles de gaz dans un liquide et les gouttelettes d'humidité dans l'atmosphère ont une forme approximativement sphérique.
La force de tension superficielle sur une ligne imaginaire, appliquée à une surface libre, est proportionnelle à la longueur de cette ligne et agit perpendiculairement à celle-ci. La tension superficielle par unité de longueur est exprimée en mN/m. Son amplitude est relativement faible, environ 73 mN/m pour l'eau en contact avec l'air à température ambiante. On observe une légère diminution de la tension superficielle.iavec l'augmentation de la température.
Dans la plupart des applications hydrauliques, la tension superficielle n'a que peu d'importance, car les forces associées sont généralement négligeables par rapport aux forces hydrostatiques et dynamiques. La tension superficielle n'a d'importance que lorsqu'il existe une surface libre et que les dimensions des limites sont faibles. Ainsi, dans le cas des modèles hydrauliques, les effets de la tension superficielle, sans conséquence dans le prototype, peuvent influencer le comportement de l'écoulement dans le modèle. Cette source d'erreur en simulation doit être prise en compte lors de l'interprétation des résultats.
Les effets de tension superficielle sont très prononcés dans le cas de tubes de petit diamètre ouverts à l'atmosphère. Ceux-ci peuvent prendre la forme de tubes manométriques en laboratoire ou de pores ouverts dans le sol. Par exemple, lorsqu'un petit tube de verre est plongé dans l'eau, on constate que l'eau remonte à l'intérieur du tube, comme illustré à la figure 3.
La surface de l'eau dans le tube, ou ménisque, est concave vers le haut. Ce phénomène est appelé capillarité, et le contact tangentiel entre l'eau et le verre indique que la cohésion interne de l'eau est inférieure à l'adhérence entre l'eau et le verre. La pression de l'eau dans le tube adjacent à la surface libre est inférieure à la pression atmosphérique.
Fig. 3. Capillarité
Le mercure se comporte différemment, comme l'indique la figure 3(b). Les forces de cohésion étant supérieures aux forces d'adhésion, l'angle de contact est plus grand et le ménisque présente une face convexe vers l'atmosphère et est déprimé. La pression adjacente à la surface libre est supérieure à la pression atmosphérique.
Les effets de capillarité dans les manomètres et les jauges en verre peuvent être évités en utilisant des tubes d'un diamètre d'au moins 10 mm.
Pompe centrifuge de destination d'eau de mer
Numéro de modèle : ASN ASNV
Les pompes modèles ASN et ASNV sont des pompes centrifuges à volute divisée à double aspiration à un étage et utilisées pour le transport de liquides pour les travaux d'eau, la circulation de climatisation, la construction, l'irrigation, la station de pompage de drainage, la centrale électrique, le système d'approvisionnement en eau industriel, le système de lutte contre l'incendie, le navire, le bâtiment, etc.
Pression de vapeur
Les molécules liquides possédant une énergie cinétique suffisante sont projetées hors de la surface libre du liquide et passent dans la vapeur. La pression exercée par cette vapeur est appelée pression de vapeur, P. Une augmentation de la température est associée à une agitation moléculaire accrue et donc à une augmentation de la pression de vapeur. Lorsque la pression de vapeur est égale à la pression du gaz au-dessus, le liquide bout. La pression de vapeur de l'eau à 15 °C est de 1,72 kPa (1,72 kN/m).2).
Pression atmosphérique
La pression atmosphérique à la surface de la Terre est mesurée par un baromètre. Au niveau de la mer, la pression atmosphérique est en moyenne de 101 kPa et est normalisée à cette valeur. La pression atmosphérique diminue avec l'altitude ; par exemple, à 1 500 m, elle tombe à 88 kPa. L'équivalent de la colonne d'eau a une hauteur de 10,3 m au niveau de la mer et est souvent appelé baromètre de l'eau. Cette hauteur est hypothétique, car la pression de vapeur de l'eau empêcherait l'obtention d'un vide complet. Le mercure est un liquide barométrique bien supérieur, car sa pression de vapeur est négligeable. De plus, sa densité élevée donne une colonne d'une hauteur raisonnable – environ 0,75 m au niveau de la mer.
Comme la plupart des pressions rencontrées en hydraulique sont supérieures à la pression atmosphérique et sont mesurées par des instruments d'enregistrement relatif, il est pratique de considérer la pression atmosphérique comme la référence, c'est-à-dire zéro. Les pressions sont alors appelées pressions manométriques lorsqu'elles sont supérieures à la pression atmosphérique et pressions de vide lorsqu'elles sont inférieures. Si la pression zéro réelle est prise comme référence, les pressions sont dites absolues. Au chapitre 5, où le NPSH est traité, toutes les valeurs sont exprimées en baromètres à eau absolus, c'est-à-dire niveau de la mer = 0 bar manométrique = 1 bar absolu = 101 kPa = 10,3 m d'eau.
Date de publication : 20 mars 2024