Génie chimique - Les fluides : propriétés, statique et dynamique

Thèmes abordés

Chimie, Génie chimique, fluides, pression atmosphérique, procédé chimique, dynamique de fluides, statique de fluides, masse volumique, viscosité, fluide non newtonien, fluide newtonien, théorème de Pascal, poussée d'Archimède, fluide parfait

Résumé du document

Ce cours de génie chimique aborde trois chapitres sur les fluides : leurs propriétés, la statique et la dynamique de fluides en régime permanent.

Extraits

[...] Définition Milieu continu sans rigidité qui n'a pas de forme propre et qui peut s'écouler. Exemples Liquides : eau, huile, sang Gaz : air, CO Cas particuliers : dentifrice, purée, boue, solides finement divisés (sable, sucre ) II/ Propriétés des fluides, la masse volumique : ρ (rhô) Définition Masse de matière homogène par unité de volume. kg kg.m[3] mV 1000L = 1m[3] Ordres de grandeurs : à 20°C, pression atmosphérique. L Liquides : ρ≈1000 kg.m Eau : 1000 Huile : 900-950 Éthanol : 790 G Gaz : ρ ≈1 kg.m Remarque : Densité (eau à 4°C, 1atm) L L Liquides : dL ρ =ρ1000 G (air dans même conditions de P et T°C) Gaz : dG =ρρ Détermination expérimentale Liquides : Pesée directe d'un volume précis (fiole jaugée). [...]

[...] Analyse des unités : en Pa = N.m-2 = N.m.m-3 = J.m-3 Energie volumique de pression Ρgz : énergie potentielle volumique. Epp mgzV= ρgz 3[ème] terme : EcV=12mv²V=12 *ρv² Conservation de l'énergie du fluide De 1 à 2 (sur le schéma précédent). p1 + ρgz1 + 12ρv1² = p2 + ρgz2 + 12ρv2² En Pa Bernoulli fluide parfait en R.P. Remarque : On peut l'exprimer en hauteur de fluide (ou charge). Conservation de la charge du fluide. Division par ρg p1ρg + z1 + v1²2g=p2ρg + z2 + v2²2g En m (mColonneFluide) Bernoulli fluide parfait en R.P. [...]

[...] u augmente pour les gaz. Fluide newtonien (classique) : u est constante à pression et température données. ex : eau, huile Fluide pseudo-plastique Ex : sang Fluide rhéo-épaississant Ex : sol. de maïzena Newtonien Fluide non newtonien : u varie selon la contrainte exercée. Viscosité cinématique : Pa.s m2.s-1 ou Stockes Kg.m[-3] = μρ Exemple = μ(eau)ρ(eau)= 101000 = = 1 mm[2].s[-1] Détermination expérimentale Pour les moins visqueux Viscosimètre à chute de bille. Mesure du temps de chute de la bille dans le liquide. [...]

[...] CHAPITRE 2 : Statique des fluides Statique : Étude des fluides au repos Qu'est-ce que la pression ? Définition A l'échelle microscopique : dF On a un mouvement aléatoire des molécules. Chocs molécule / molécule. dS Chocs molécule / paroi. dS = élément de surface dF = élément de force Pression p = dFdS N.m[-2] = Pa N A l'échelle macroscopique : p = FS Unités 1 N.m[-2] = 1 Pa (Pascal) 1 bar = 10[5] Pa Millibar 1 mbar = bar 1 hPa (hectoPascal) = 100 Pa = 100*10[-5] bar = 100*10[-5]*10[3] = 1mbar 1 atm (atmosphère) = 101325 Pa ≈ 1013 mbar = 1,013 bar 760 mmHg = 1 atm 1 torr = 1 mmHg p.s.i unité anglo-saxonne Différents types de pression Pression absolue : pression totale exercée par le fluide sur une paroi. [...]

[...] Remarque : La pression ne dépend que de la hauteur et non pas de la quantité de liquide. Exemple 2 : Presse hydraulique. On applique une force F1 sur le piston 1. Surpression sur S1. Fluide incompressible Δp = F1S1 Δp transmise exactement sur S2. Apparition d'une force F2. F2 = Δp*S2 F1S1 = F2S2 F2 = F1*S2S1 La force a été "démultipliée". III/ Objet immergé dans un fluide : La poussée d'Archimède Soit un objet solide cylindrique plongé complètement dans un fluide. [...]