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 sous l'effet d'une contrainte de cisaillement, aussi faible soit-elle. Le seul critère est qu'un temps suffisant s'écoule pour que la déformation ait lieu. En ce sens, un fluide est sans forme.
Les fluides se divisent 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 le volume de son contenant. Une vapeur est un gaz proche de l'état liquide.
Le liquide qui intéresse principalement l'ingénieur est l'eau. Celle-ci peut contenir jusqu'à trois pour cent d'air dissous qui, à des pressions inférieures à la pression atmosphérique, a tendance à se libérer. Il faut en tenir compte lors de la conception des pompes, vannes, canalisations, etc.
Pompe de drainage verticale à turbine diesel multicellulaire centrifuge en ligne. Ce type de pompe est principalement utilisé pour le pompage d'eaux usées non corrosives, à une température inférieure à 60 °C et présentant une teneur en matières en suspension (hors fibres et particules fines) inférieure à 150 mg/L. La pompe de drainage verticale de type VTP est une pompe à eau verticale de type VTP dont le corps est rehaussé et équipé d'un collier de serrage pour une lubrification à l'huile. Elle peut fonctionner à une température inférieure à 60 °C et pomper des eaux usées contenant certaines particules solides (telles que de la ferraille, du sable fin, du charbon, etc.).
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 SI, elle s'exprime en kg/m³.3.
L'eau atteint sa densité maximale de 1000 kg/m³.3à 4 °C. La densité diminue légèrement avec l'augmentation de la température, mais en pratique, la densité de l'eau est de 1000 kg/m³.3.
La densité relative est le rapport entre la densité d'un liquide et celle de l'eau.
Masse spécifique (w)
La masse volumique d'un fluide est sa masse par unité de volume. Dans le système Si, elle est exprimée en N/m³.3À température normale, w vaut 9810 N/m.3ou 9,81 kN/m3(environ 10 kN/m3 (pour faciliter les calculs).
Densité relative (SG)
La densité relative d'un fluide est le rapport de la masse d'un volume donné de liquide à la masse du même volume d'eau. Elle correspond donc également au rapport de la masse volumique du fluide à celle de l'eau pure, généralement à 15 °C.
Pompe d'amorçage sous vide pour puits
Numéro de modèle : TWP
Les pompes à eau auto-amorçantes mobiles à moteur diesel de la série TWP, conçues conjointement par DRAKOS PUMP (Singapour) et REEOFLO (Allemagne), sont destinées aux interventions d'urgence. Elles peuvent transporter tous types de fluides, qu'ils soient propres, neutres ou corrosifs, même contenant des particules. Elles résolvent de nombreux problèmes rencontrés avec les pompes auto-amorçantes traditionnelles. Grâce à leur conception unique permettant un fonctionnement à sec, ces pompes démarrent et redémarrent automatiquement sans liquide lors du premier démarrage. La hauteur d'aspiration peut dépasser 9 m. Leur conception hydraulique optimisée et leur structure unique garantissent un rendement supérieur à 75 %. Différentes configurations d'installation sont disponibles.
Module de compressibilité (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 représente l'augmentation de pression qui, appliquée à un volume V, entraîne une diminution de volume AV. Puisqu'une diminution de volume est nécessairement associée à une augmentation proportionnelle de la densité, l'équation 1 peut s'écrire :
Le coefficient de compressibilité de l'eau (k) est d'environ 2 150 MPa à température et pression normales. Il s'ensuit 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 ou de cisaillement entre ses particules. Les forces s'y exercent toujours normalement et se limitent à la pression et aux forces d'accélération. Aucun fluide réel ne correspond parfaitement à ce concept, et tout fluide en mouvement présente des contraintes tangentielles qui exercent un effet d'amortissement sur son écoulement. Cependant, certains liquides, comme l'eau, se rapprochent du fluide idéal, et cette hypothèse simplificatrice permet d'utiliser 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 diffuseur mono-étagées et multi-étagées, fabriquées conformément à la norme nationale GB6245-2006. Leur conception a également été optimisée en s'appuyant sur les normes de l'US Fire Protection Association (UFPA). Elles sont principalement utilisées pour l'alimentation en eau incendie dans les industries pétrochimiques, gazières, électriques, textiles (coton), portuaires, aéronautiques, d'entreposage, de construction de grande hauteur, etc. Elles peuvent également être utilisées pour l'alimentation en eau des navires, des réservoirs maritimes, des bateaux-pompes, etc.
Viscosité
La viscosité d'un fluide est une mesure de 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, à des degrés divers. La contrainte de cisaillement dans un solide est proportionnelle à la déformation, tandis que dans un fluide, elle est proportionnelle à la vitesse de déformation. Il s'ensuit 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 distantes de très peu de longueur y (Fig. 1). La plaque inférieure est immobile tandis que la plaque supérieure se déplace à la vitesse v. Le mouvement du fluide est supposé se produire dans une succession de couches infiniment minces, libres de glisser les unes sur les autres. Il n'y a ni écoulement transversal ni turbulence. La couche adjacente à la plaque immobile est au repos tandis que la couche adjacente à la plaque mobile a une vitesse v. Le taux 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 initialement postulée par Newton et est connue sous le nom d'équation de viscosité de Newton. Presque tous les fluides ont un coefficient de proportionnalité constant et sont qualifiés de fluides newtoniens.
Fig. 2. Relation entre la contrainte de cisaillement et le taux de déformation par cisaillement.
La figure 2 est une représentation graphique de l'équation 3 et illustre les différents comportements des solides et des liquides sous contrainte de cisaillement.
La viscosité est exprimée en centipoises (Pa.s ou Ns/m²).2).
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 10-6m2La viscosité cinématique d'un liquide est de 1,14 × 10⁻⁵ m²/s à 15 °C, tandis que celle de l'eau, relativement faible, n'est que de 1,14 × 10⁻⁵ m²/s. Elle diminue avec l'augmentation de la température. À température ambiante, la viscosité cinématique de l'air est environ 13 fois supérieure à celle de l'eau.
Tension superficielle et capillarité
Note:
La cohésion est l'attraction que les molécules similaires exercent les unes sur les autres.
L'adhésion est l'attraction que des molécules dissemblables exercent les unes sur les autres.
La tension superficielle est la propriété physique qui permet à une goutte d'eau de rester en suspension au robinet, à un récipient d'être rempli de liquide légèrement au-dessus du bord sans déborder, ou encore 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 au contact d'un autre liquide ou gaz non miscible. C'est comme si la surface était constituée d'une membrane élastique, uniformément tendue, qui tend toujours à se contracter. C'est ainsi que 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 exercée de part et d'autre d'une ligne imaginaire à la surface libre est proportionnelle à la longueur de cette ligne et s'exerce perpendiculairement à celle-ci. La tension superficielle par unité de longueur est exprimée en mN/m. Sa valeur est relativement faible, de l'ordre de 73 mN/m pour l'eau au contact de l'air à température ambiante. On observe une légère diminution de la tension superficielle…iet avec l'augmentation de la température.
Dans la plupart des applications hydrauliques, la tension superficielle est négligeable, les forces qui y sont associées étant généralement inférieures aux forces hydrostatiques et dynamiques. Elle n'intervient que lorsqu'il existe une surface libre et que les dimensions de la frontière sont faibles. Ainsi, dans le cas des modèles hydrauliques, les effets de la tension superficielle, sans incidence dans le prototype, peuvent influencer le comportement de l'écoulement dans le modèle. Cette source d'erreur de simulation doit donc être prise en compte lors de l'interprétation des résultats.
Les effets de la tension superficielle sont très marqués dans le cas de tubes de petit diamètre ouverts à l'atmosphère. Il peut s'agir de tubes manométriques en laboratoire ou de pores ouverts dans le sol. Par exemple, lorsqu'on plonge un petit tube de verre dans l'eau, on constate que le niveau de l'eau monte à l'intérieur du tube, comme illustré sur 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 à l'intérieur du tube, au contact de la surface libre, est inférieure à la pression atmosphérique.
Fig. 3. Capillarité
Le mercure se comporte de manière assez différente, 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 donc enfoncé. La pression au voisinage de la surface libre est supérieure à la pression atmosphérique.
Les effets de capillarité dans les manomètres et les verres de niveau peuvent être évités en utilisant des tubes d'un diamètre d'au moins 10 mm.
Pompe centrifuge de destination pour eau de mer
Numéro de modèle : ASN ASNV
Les pompes modèles ASN et ASNV sont des pompes centrifuges à volute divisée à double aspiration monobloc utilisées pour le transport de liquides dans les réseaux d'eau, la circulation de la climatisation, les bâtiments, l'irrigation, les stations de pompage de drainage, les centrales électriques, les systèmes d'approvisionnement en eau industriels, les systèmes de lutte contre l'incendie, les navires, les bâtiments, etc.
Pression de vapeur
Les molécules d'un liquide possédant une énergie cinétique suffisante sont projetées hors de sa surface libre et passent à l'état de vapeur. La pression exercée par cette vapeur est appelée pression de vapeur saturante, Pv. Une augmentation de la température entraîne une plus grande agitation moléculaire et donc une augmentation de la pression de vapeur. Lorsque la pression de vapeur saturante est égale à la pression du gaz situé au-dessus, le liquide bout. La pression de vapeur saturante de l'eau à 15 °C est de 1,72 kPa (1,72 kN/m²).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 moyenne est de 101 kPa et est normalisée à cette valeur. La pression atmosphérique diminue avec l'altitude ; par exemple, à 1 500 m, elle est réduite à 88 kPa. La colonne d'eau équivalente a une hauteur de 10,3 m au niveau de la mer et est souvent appelée baromètre à eau. Cette hauteur est théorique, car la pression de vapeur de l'eau empêcherait d'atteindre un vide absolu. Le mercure est un liquide barométrique bien plus performant, car sa pression de vapeur est négligeable. De plus, sa densité élevée permet d'obtenir 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 à mesure relative, il est pratique de prendre la pression atmosphérique comme référence (zéro). On parle alors de pression relative lorsqu'elle est supérieure à la pression atmosphérique et de pression de vide lorsqu'elle est inférieure. Si l'on prend la pression zéro réelle comme référence, les pressions sont dites absolues. Au chapitre 5, consacré au NPSH, toutes les valeurs sont exprimées en équivalent baromètre à eau absolu : niveau de la mer = 0 bar, pression relative = 1 bar absolu = 101 kPa = 10,3 m d'eau.
Date de publication : 20 mars 2024