Hm15001F

Equipement pour lEnseignement Technique

Instruction pour exprience

G.U.N.T. Gertebau GmbHBote postale1125D-22881 Barsbttel AllemagneTlphone (040) 670854-0Tlfax (040) 670854-42

HM150.01 App. danalyse defrottement dans les conduites

Instructions dexprimentation

Document n : 917.00001A15032 04/95

HM150.01 Appareil danalyse de frottement dans les conduites

Tou

s dr

oits

rs

erv

s

G.U

.N.T

. Ger

teb

au G

mbH

, B

arsb

tte

l

Sommaire

1 Description de lappareil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2 Prparation de lessai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3 Essais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.1 Ecoulement laminaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.2 Valeurs de mesure pour coulement laminaire . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.3 Ecoulement turbulent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.4 Valeurs de mesure pour coulement turbulent . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.5 Reprsentation graphique des valeurs de mesure . . . . . . . . . . . . . 11


Tou

s dr

oits

rs

erv

s

G.U

.N.T

. Ger

teb

au G

mbH

, B

arsb

tte

l

1

1 Description de lappareil

Lappareil HM150.01 sert mesurer les pertes parfrottement dans les conduites avec un coulementlaminaire et turbulent.

Comme tronon de tuyau, on utilise un tube delaiton dun diamtre intrieur de 3 mm et dunelongueur de 400 mm.

Les pertes de charge sont mesures en coule-ment laminaire avec un manomtre eau. Ladiffrence de pression statique est indique.

En coulement turbulent, la diffrence de pressionest mesure avec un manomtre tube en U remplide mercure.

Pour la gnration dun coulement laminaire, ondispose dun rservoir en hauteur, qui, niveaudeau constant, garantit une pression deau con-stante lentre du tronon de tube.

Le rservoir en hauteur nest pas utilis pour lagnration dun coulement turbulent. Leau estdirectement conduite de lalimentation en eaudans le tronon de tube.

Le dbit est rgl laide de soupapes pointeauau dbut du tube et lextrmit du tube.

Lalimentation en eau se fait soit par le module debase HM150, de dynamique des fluides, soit parle rseau du laboratoire.

Le module HM150 permet de raliser un circuitdeau ferm.


Tou

s dr

oits

rs

erv

s

G.U

.N.T

. Ger

teb

au G

mbH

, B

arsb

tte

l

1 Description de lappareil 2

Les principaux composants de lappareil sont lessuivants :

1

2

3

45 67

8

12

11

10

9

1 Tableau dexprimentation

2 Manomtre tube en U

3 Soupape pointeau dvacuation

4 Orifice de mesure de pression lextrmit du tube

5 Orifice de mesure de pression au dbut du tube

6 Tronon de tuyau

7 Soupapes pointeau au dbut du tube

8 Raccordement pour flexible dalimentation en eau

9 Robinet boule

10 Surverse du rservoir en hauteur

11 Rservoir en hauteur

12 Manomtre eau


Tou

s dr

oits

rs

erv

s

G.U

.N.T

. Ger

teb

au G

mbH

, B

arsb

tte

l

1 Description de lappareil 3

2 Prparation de lessai

- Placez le montage exprimental sur le modu-le HM150,de telle faon que leau scouledans lgout.

- Etablir la liaison par flexible entre le moduleHM150 et lappareil.

- Ouvrir lcoulement du module HM150.

3 Essais

On compare lcoulement laminaire et lcoule-ment turbulent.

3.1 Ecoulement laminaire

- Reliez le manomtre eau aux deux orificesde mesure de pression.

- Ouvrez entirement la soupape pointeaudu ct de lvacuation.

- Fermez entirement la soupape [1].

- Ouvrez entirement la soupape [2].

- Enclenchez la pompe du module HM150 etrglez le robinet boule de faon obtenirun niveau deau constant la surverse.

Surverse

Soupape [2]

Soupape [1]

Niveau

Robinet boule


Tou

s dr

oits

rs

erv

s

G.U

.N.T

. Ger

teb

au G

mbH

, B

arsb

tte

l

2 Prparation de lessai 4

- Fermez la soupape pointeau la sortie detelle faon quune diffrence de pression con-stante de 2 cm stablisse au manomtre eau.Celle-ci correspond la perte de charge hp.

- Dterminer le dbit volumique.

- Augmenter le dbit par tapes (hp augmente)et rpter les mesures du dbit volumique.

Il faut de plus contrler si on se trouve en prsencedun coulement laminaire ou turbulent.

Le passage de lcoulement laminaire lcoule-ment turbulent stablit pour:

Re kr 2300

Re lam. = 2300 signifie coulement laminaire

Re tur. 2300 signifie coulement turbulent

Le nombre de Reynolds est calcul suivant

Re = w d

avec

d = diamtre intrieur du tronon de tube [m]

w = vitesse de circulation [m/s]

= Viscosit du fluide [m2/s]

Perte de charge h v = h 1 h 2h1: hauteur de pression statique lentre du tube.

h2: hauteur de pression statique la sortie.

Raccord par tuyau flexible

Soupape pointeau

hp

h2

h1

Mesure de la perte de char-ge hp au manomtre eau


Tou

s dr

oits

rs

erv

s

G.U

.N.T

. Ger

teb

au G

mbH

, B

arsb

tte

l

3 Essais 5

Le dbit volumique V . est de prfrence dtermin laide dun rcipient de mesure et dun chronomtre.

V.

= Vt

La vitesse de circulation dcoule de:

w = V.

A

V.= flux volumique

A= section transversale du tube

Avec A = d 2

4 et d = 3 mm.

La perte de charge hp est rgle laide de lasoupape dvacuation. A partir de la perte decharge, on calcule le coefficient de frottement du

tuyau avec:

= 2 h v d

H 2O l w2

avec l= 400 mm tronon de tube,

pour hp, on doit utiliser la valeur en Pa

Le coefficient de frottement thorique du tuyau

th doit tre compar. Pour lcoulement laminaire,on a:

th = 64

Re


Tou

s dr

oits

rs

erv

s

G.U

.N.T

. Ger

teb

au G

mbH

, B

arsb

tte

l

3 Essais 6

3.2 Valeurs de mesure pour coulement laminaire

On a obtenu les valeurs de mesure suivantes pourlcoulement laminaire. Pendant la ralisation delessai, on doit veiller ce que le niveau deau resteconstant dans le rservoir en hauteur.

Valeurs mesures:

hp[cm]

t[s]

V[l]

V .

[l/s]w

[m/s]Re th

2 195 0,2 0,00102 0,144 403 0,141 0,158

3 138 0,2 0,00145 0,205 574 0,105 0,114

4 105 0,2 0,00190 0,265 754 0,081 0,085

5 78 0,2 0,00256 0,362 1014 0,056 0,063

6 72 0,2 0,00277 0,391 1096 0,057 0,058

8 58 0,2 0,00344 0,486 1362 0,050 0,047

15 77 0,4 0,00519 0,734 2060 0,040 0,031


Tou

s dr

oits

rs

erv

s

G.U

.N.T

. Ger

teb

au G

mbH

, B

arsb

tte

l

3 Essais 7

3.3 Ecoulement turbulent

Pour cet essai, le rservoir en hauteur nest pasutilis. Une vitesse de circulation plus leve estncessaire pour lcoulement turbulent. Pour cetteraison, leau est amene directement du moduleHM150 ou du rseau dans le tronon de tube.Veuillez procder comme suit.

- Fermez entirement le robinet boule.



- Reliez le manomtre tube en U rempli demercure aux deux orifices de mesure depression.

- Ouvrez entirement la soupape pointeaudu ct de lvacuation.

- Enclenchez les deux pompes du moduleHM150.

- Ouvrez entirement la soupape [1].

Raccord par tuyau flexible

Soupape pointeau

Soupape [2]

Soupape [1]

Robinet boule


Tou

s dr

oits

rs

erv

s

G.U

.N.T

. Ger

teb

au G

mbH

, B

arsb

tte

l

3 Essais 8

- Fermez la soupape pointeau la sortie detelle faon quune diffrence de pression con-stante de 20 mbar stablisse au manomtre tube en U. Celle-ci correspond une pertede charge hp de 15 mm. (1 mm de colonnede mercure = 1,33322 mbar)

- Dterminer le dbit volumique.

- Augmenter le dbit par tapes (hp aug-mente) et rpter les mesures du dbitvolumique.

Perte de charge h v = h 1 h 2h1: hauteur de pression statique lentre du tronon de tube.

h2: hauteur de pression statique la sortie du tronon de tube.

Les calculs se font de la mme manire que pourlcoulement laminaire.

Suivant Blasius, on obtient cependant le calcul du

coefficient de frottement thorique du tube thpour lcoulement turbulent comme suit:

th = 0,31644 Re

hp

h2

h1

Mesure de la perte de charge hp au manomtre tube en U


Tou

s dr

oits

rs

erv

s

G.U

.N.T

. Ger

teb

au G

mbH

, B

arsb

tte

l

3 Essais 9

3.4 Valeurs de mesure pour coulement turbulent

On a obtenu les valeurs de mesure suivantes pourlcoulement turbulent.

Valeurs mesures:

p[mbar]

t[s]

V[l]

V .

[l/s]w

[m/s]Re th

20 67,42 0,40 0,0059 0,838 2349 0,0420 0,0454

30 5791 0,40 0,0069 0,976 2736 0,0460 0,0437

40 46,09 0,40 0,0086 1,22 3420 0,0390 0,0413

60 3545 0,40 0,0112 1,59 4458 0,0348 0,0387

80 32,79 0,40 0,0121 1,724 4834 0,0395 0,0379

100 27,91 0,40 0,0143 2,027 5683 0,0357 0,0364

120 25,48 0,40 0,0157 2,22 6224 0,0358 0,0356

140 22,47 0,40 0,0178 2,52 7066 0,0324 0,0345

160 21,26 0,40 0,0188 2,66 7957 0,0330 0,0335

200 19,31 0,40 0,0207 2,93 8214 0,0342 0,0332


Tou

s dr

oits

rs

erv

s

G.U

.N.T

. Ger

teb

au G

mbH

, B

arsb

tte

l

3 Essais 10

3.5 Reprsentation graphique des valeurs de mesure

mesure

th thorique

1000 Re 7000 5000 3000

0,14

0,12

0,10

0,08

0,06

0,04

0,02

Coe

ffici

ent d

e fr

otte

men

t du

tuya

u

Nombre de Reynolds

turbulentlaminaire


Tou

s dr

oits

rs

erv

s

G.U

.N.T

. Ger

teb

au G

mbH

, B

arsb

tte

l

3 Essais 11

Documents

Hm15001F