Mécanique des fluides

Résumé du document

La pression atmosphérique est la pression exercée par l'atmosphère à la surface de la Terre. Au niveau de la mer, cette pression est équivalente à celle exercée par une colonne d'environ 760 mm de mercure. Elle varie tous les jours légèrement : elle est néanmoins toujours voisine de 1 bar. La pression absolue est la pression mesurée par rapport au vide absolu (c'est-à-dire l'absence totale de matière). Elle est toujours positive.

La pression relative se définit par rapport à la pression atmosphérique existant au moment de la mesure : cette pression peut donc prendre une valeur positive si la pression est supérieure à la pression atmosphérique ou une valeur négative si la pression est inférieure à la pression atmosphérique.

Les deux types de pressions correspondent physiquement à la mêmepression, elles sont simplement exprimées sur des échelles ayant des "zéros"
différents. La relation suivante permet de passer de l'une à l'autre : Pabsolue = Prelative +Patmosphérique
On parle parfois de pression différentielle : il s'agit de la différence de pression mesurée entre deux points. Cette différence a évidemment la même valeur pour des pressions exprimées en pression absolue ou en pression relative.

On parle de dépression quand la pression absolue est inférieure à la pression atmosphérique: la pression relative est négative dans le cas d'une dépression. Les formules établies par la suite font toutes référence à des pressions absolues.

Dans l'industrie chimique, on mesure en réalité dans la grande majorité des cas des pressions relatives ce qui est suffisant. On s'intéresse également souvent à des différences de pression entre deux points. Les moyens de mesure utilisent dans leur principe la comparaison par rapport
à la pression atmosphérique : ceci justifie donc la définition des pressions relatives.

Il existe deux catégories principales d'instruments de mesures de pression :

- les manomètres à tubes en U : pour une mesure de pression relative, ils sont ouverts à l'atmosphère à une de leurs extrémités et remplis par un liquide (couramment eau ou mercure). L'autre extrémité est reliée à l'enceinte dont on veut connaître la pression relative. Pour une mesure de pression différentielle, les deux extrémités du tube sont reliées aux deux points entre lesquelles on cherche à connaître la pression différentielle. La mesure se lit dans les deux cas directement par différence de niveau du liquide dans les deux branches de tube.

L'utilisation de l'eau ou du mercure est fonction du but poursuivi : l'eau convient mieux pour de faibles pressions (inférieures à 0,1 bar) grâce à une bien meilleure précision. Par contre, le mercure s'impose pour des valeurs supérieures à cause de la trop grande taille des tubes nécessaires.

- les manomètres métalliques : type manomètre de Bourdon. Suivant la pression du liquide à l'intérieur du tube métallique, celui-ci va augmenter ou diminuer son rayon de courbure, et ce, de manière plus ou moins importante en fonction de la valeur de l'écart entre la pression mesurée et la pression atmosphérique ; l'aiguille solidaire du tube se déplace donc en fonction de lapression mesurée.

Extraits

[...] La caractéristique d'une résistance électrique (la résistance provoque une perte d'énergie) est l'équivalent de la caractéristique du réseau avec les pertes de charge. Le point de fonctionnement du circuit électrique est l'intersection des caractéristiques du générateur et de la résistance. [...]

[...] En réalité ceci n'est pas tout à fait juste. Les deux pompes n'étant jamais totalement équivalentes, la somme des débits des pompes utilisées séparément pour une Hmt fixée est inférieure au débit total QV obtenu par couplage à cette même Hmt. Une des pompes a toujours tendance à "freiner" le liquide au refoulement de l'autre pompe; cette tendance peut aller jusqu'à entraîner la rotation de la pompe en sens contraire. Les pompes sont souvent équipées d'un clapet antiretour sur la canalisation de refoulement pour éviter le retour de liquide au refoulement d'une des pompes. [...]

[...] Pour déterminer la possibilité de cavitation on voit donc qu'on fait appel à la fois: à des éléments du circuit d'aspiration: montage de la pompe (charge ou aspiration) distance verticale entre la pompe et le réservoir pression au-dessus du réservoir de départ longueur de canalisation et accidents 18 au fluide: à la pompe: température N.P.S.H.req Il est fondamental de remarquer que le circuit de refoulement n'intervient pas dans les problèmes de cavitation; une conséquence importante est qu'il ne faut jamais placer de vannes de réglage sur le circuit d'aspiration (elles sont susceptibles en fonction de la régulation de se fermer pratiquement ce qui crée une forte augmentation de la perte de charge sur l'aspiration) mais préférer dans le même but un positionnement sur le circuit de refoulement. En conclusion, on peut dresser une liste de conseils à respecter, si le procédé le permet, pour éviter la cavitation: préférer si possible les montages de pompes en charge. éviter de transporter des liquides à des températures trop élevées. [...]

[...] La mesure se lit dans les deux cas directement par différence de niveau du liquide dans les deux branches de tube. L'utilisation de l'eau ou du mercure est fonction du but poursuivi: l'eau convient mieux pour de faibles pressions (inférieures à 0,1 bar) grâce à une bien meilleure précision. Par contre le mercure s'impose pour des valeurs supérieures à cause de la trop grande taille des tubes nécessaires. les manomètres métalliques: type manomètre de Bourdon Suivant la pression du liquide à l'intérieur du tube métallique, celui-ci va augmenter ou diminuer son rayon de courbure et ce de manière plus ou moins importante en fonction de la valeur de l'écart entre la pression mesurée et la 3 pression atmosphérique; l'aiguille solidaire du tube se déplace donc en fonction de la pression mesurée. [...]

[...] Les solutions technologiques adoptées pour s'affranchir de cette limite sont d'utiliser des pompes étagées le long de la descente ou de placer une pompe immergée au fond du puits Caractéristiques d'une pompe Les constructeurs fournissent les caractéristiques des pompes en fonction du débit (souvent en m3/h) pour des conditions données (nature du liquide, vitesse du moteur pour une pompe centrifuge ou fréquence et course du piston pour une pompe à membrane). Une caractéristique de pompe dépend uniquement de la construction de la pompe. Les caractéristiques fournies sont la hauteur manométrique totale, la puissance consommée par le moteur le rendement et le N.P.S.H.req. La Hmt permet le choix de la pompe pour une courbe de réseau imposée Le N.P.S.H.req permet en fonction des caractéristiques du circuit d'aspiration de connaître la valeur limite de débit avec laquelle la pompe peut fonctionner sans risque de cavitation. [...]