• Document: TF01 Compte rendu du TP3 Etude des pertes de charge
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UNIVERSITE DE TECHNOLOGIE DE COMPIEGNE TF01 – Compte rendu du TP3 Etude des pertes de charge A11 Nicolas PUECH - Nicolas CELLIER – Youssef El ARFAOUI Objectif du TP Ce TP vise à mener l’étude préliminaire des pertes de charge singulières et régulières, d’en déduire les coefficients de pertes de charge localisées et réparties, puis d’analyser leur évolution par rapport au débit. Enfin, nous comparerons les résultats aux données disponibles en littérature. Les données expérimentales ont étés traitées avec le logiciel QtiPlot. L’ensemble des graphes a été obtenu à l’aide de ce même logiciel. Caractéristiques géométriques des tuyaux et position des prises de pression Ces données sont nécessaires à l’exploitation des mesures afin de tracer les graphes de différence de pression en fonction de la longueur de tuyau parcouru pour en déduire les pertes de charges. Il est donc intéressant de faire apparaitre la position des singularités sur l’axe des abscisses, lorsque nous tracerons les graphes en fonction de la longueur. Mesure du débit Le débit peut être mesuré à l’aide du rotamètre ou par empotage. Pour le rotamètre, il s’agit d’une lecture directe sur les graduations. Nous prenons une incertitude de lecture d’une demi-graduation, soit 0,1 m3/h. Concernant l’empotage, nous faisons le calcul du débit à partir du temps nécessaire à l’eau pour remplir un tube cylindrique. Nous sommes partis sur la base commune de 20cm d’eau, correspondant à dm3, soit 6,86.10-3m3. Nous avons ensuite directement accès à la valeur du débit par la relation suivante : 2 m3/s Incertitude sur l’empotage Par la méthode des logarithmes, nous obtenons : Ln (Q)= ln (h) – ln (t) ΔV : la moitié de la plus petite graduation, soit 0,5mm. Or, nous prenons deux mesures, donc l’incertitude totale est de 1mm. Δ t : 0,01s pour le chronomètre, auquel on ajoute 0,5s causée par le temps de réaction de l’opérateur. ] Avec et D’où l’incertitude moyenne suivante : Remarques sur l’étude comparative des mesures de débit :  Nous avons calibré le débit du rotamètre sur le circuit branché vers l’empotage afin de prendre en compte le changement des pertes de charge totales entre le circuit normal et le circuit de l’empotage.  Les derniers points sont à considérer comme étant moins fiables car l’eau monte plus vite dans le tube, ce qui ne facilite pas une lecture de la hauteur de l’eau dans le tube. Aussi, le volume d’eau entrant dans le tube pendant le temps de réaction nécessaire au déclenchement du chronomètre sera plus important. 3  Représentation graphique du débit de l’empotage en fonction du débit du rotamètre  Interprétation Nous observons une relation de proportionnalité entre les deux débits, ce qui est rassurant. Nous pouvons donc exprimer un débit en fonction d’un autre : Les deux débits sont proches, presque confondus. Une modélisation linéaire en prenant un coefficient de proportionnalité égal à 1 donne une droite passant par l’ensemble des carrés d’incertitude. Ainsi, la différence observée peut s’expliquer par les incertitudes de mesure. 4 Profil de pression pour le tube n°4, composé de deux restreints 5 Remarques préliminaires :  Les premières mesures de différence de pressions sont effectuées à l’aide d’un manomètre différentiel à eau. Les derniers relevés, obtenus pour des valeurs de débit supérieures à 2 m3/h sont obtenues à l’aide d’un manomètre électronique.  Nous aurions pu imaginer la mise en place d’un manomètre différentiel à mercure afin d’augmenter l’intervalle de mesure et donc de ne pas avoir à recourir à un manomètre électronique. Une inclinaison (comme le manomètre utilisé pour l’étude du profil d’air dans le TP5) nous aurait permis d’adapter l’échelle selon les situations.  Interprétation du graphe Nous observons des paliers avec des pertes de charges régulières (avant, entre et après les retreints), liés aux forces de frottement visqueuses. Deux importantes pertes de charges sont visibles au niveau du retreint et de l’élargissement. La première

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