Examen d'Hydraulique : Pression, Débit, Pertes de Charge

DEUST GPTP1 : Examen final d’hydraulique (24/05/04)
Sujet: O. HEBRARD et S. PISTRE
Exercice 1
Soit un réservoir rectangulaire de 8 m de haut et de 15 m de longueur (Figure 1). Il alimente
par gravité un bassin situé 10 m sous sa base.
La conduite d’amenée en PVC possède les caractéristiques suivantes :
Longueur L = 500 m ;
Diamètre D = 10 cm ;
Rugosité k = 0.1 mm ;
Les équipements possèdent les caractéristiques suivantes :
Crépine : coefficient de perte de charge, Kc1 = 3 ;
Vanne : coefficient de perte de charge, Kc2 = 2 ;
Filtre : coefficient de perte de charge, Kc3 = 4.
g = 10 m/s².
Densité de l’eau : 1000 kg/m3.
La température de l’eau est de 15°C.
1) Calculer la pression à la base du mur du réservoir.
2) Calculer la poussée exercée par l’eau sur le mur M.
3) Lorsque la vanne est ouverte, calculer le débit d’alimentation du bassin.
4) Que se passe t’il si on augmente indéfiniment la longueur de la conduite d’amenée ?
Expliquer.
Figure 1
Exercice 2
Un liquide de densité 600 kg/m3 coule dans une buse de 1 m de diamètre (Figure 2), et fait
monter le mercure dans le manomètre en U. Calculer la pression au point A.
g = 10 m/s².
Densité de l’eau : 1000 kg/m3.
Densité du mercure : 13570 kg/m3.
Figure 2
15 m
8 m
10 m
crépine
vanne
filtre
bassin
M
0.5 m
A
1 m
•

Exercice 3
Un projet de captage d’eau souterraine a les caractéristiques suivantes:
1- une pompe placée dans un puits doit débiter dans un réservoir R ouvert dont l'entrée est
placée 5 m au-dessus du sol et au-dessus du niveau d’eau;
2- au débit d’exploitation prévu qui est de 40 m3/h, le niveau se stabilise à la côte –7,5 m;
3- la conduite entre la pompe et le réservoir, de longueur totale 30 m, a un diamètre de 8 cm.
Sa rugosité absolue est 0,01 mm. Elle comprend un coude qui introduit une perte de
charge singulière dont le coefficient est pris égal à 3;
4- la température de l’eau est 15°C (ρ est égal à 1000 Kg/m3).
Parmi les pompes dont les courbes caractéristiques sont reportées dans le tableau ci-dessous,
quelle est la pompe adaptée ? (justifier votre choix)
HMT
pompe 1
HMT
pompe 2
HMT
pompe 3
10 m3/h
-
-
13,0
20 m3/h
-
16,0
12,4
30 m3/h
-
15,6
11,6
40 m3/h
19,0
15,0
10,7
50 m3/h
18,4
14,3
9,6
60 m3/h
17,8
13,3
8,4
70 m3/h
17,0
12,1
7,0
80 m3/h
16,0
10,7
-
90 m3/h
14,9
-
-
100 m3/h
13,5
-
-

DEUST GPTP1 : Examen d’hydraulique
Session de rattrapage (22/06/04)
Sujet: S. PISTRE
Exercice 1 : Etude d'un siphon
Un siphon permet l'écoulement de l'eau d'un réservoir de grande dimension à niveau constant.
il est constitué par un tuyau de 10cm de diamètre dont la ligne centrale s'élève à 4m au-dessus
du niveau de la surface libre de l'eau dans le bassin.
a) tracer les lignes de charge et piézométrique de l'installation.
b) quel débit maximal peut on espérer obtenir avec ce dispositif sans qu'il se produise de
cavitation ?
c) Quelle doit être alors la cote de sortie S ?
On prendra 1bar pour la pression atmosphérique, 10m/s2 pour g et 10mm de mercure pour la
pression de vaporisation de l'eau à la température de l'installation. ρHg=13600Kg/m3
Les pertes de charges sont supposées négligeables.
Exercice 2 : Ligne de conduites
Calculer pour un débit de 7 l/s la perte totale de charge occasionnée par une ligne d’adduction
composée de 3 conduites différentes.
Caractéristiques des conduites :
N° diamètre (mm) rugosité (mm) Longueur (m)
1 50 0,1 150
2 120 0,1 2500
3 95 0,3 1250
On prendra : ρ=1000 Kg/m3 ; T°eau = 20°C ; g = 9,81 m2/s
Exercice 3 : Installation d’arrosage
a/ Un canal constitué de buses ouvertes en béton à section carrée doit évacuer un débit
maximal de 415 l/s. Sachant que sa pente est de 4 pour 1000, quelle doit être sa largeur ?
b/ La portion finale du canal qui possède une pente identique est prévue avec des buses semi-
circulaires de diamètre 60 cm. Est-ce suffisant ? Justifier.
On utilisera la relation de Manning-Strickler avec K=75.

Université Montpellier 2
Licences STE et GPTP
Hydraulique Générale - ULST404
1. Questions de cours (/6)
a/ Qu'est ce que le phénomène de cavitation ?
Citer deux exemples de situations pour lesquelles celui-ci peut se produire.
b/ Qu'appelle t'on le "coup de bélier" ?
c/ Que proposeriez vous pour mesurer le débit d'un cours d'eau à forte pente et à régime
turbulent ?
2. Exercices
Exercice 1 (/5)
La porte AB pivote autour de A et a 1,2 m de long. Le manomètre affiche -0,15 Kg/cm2 et le
réservoir de droite est rempli d’huile de densité 750 Kg/m3.
Quelle force horizontale doit être appliquée en B pour assurer l’équilibre de la porte AB ?
Exercice 2 (/5)
On envisage de pomper l’eau de ce canal pour alimenter un réservoir dont le niveau, situé à
27 m au dessus du canal, se trouve à la pression atmosphérique. On choisit une conduite
d’alimentation acier de 7 cm de diamètre et 45 m de long. Le circuit comprend par ailleurs
une crépine (K=6), 3 coudes 90° (K=0,17) et une vanne (K=3).
Un fournisseur de pompes propose 3 modèles dans la gamme NX : H=f(Q)
Q (m3/h)
10
20
30
40
50
60
70
NX1
48
44
39
32
25
15
6
NX2
58
54
49
44
37
29
19
NX3
68
64
59
53
47
40
31
- Calculer le point de fonctionnement avec le modèle NX2.

- Quelle serait alors la puissance consommée par la pompe de rendement 0,7 ?
- Proposer un montage pour obtenir un débit de 67 m3/h.
On prendra : g=10, ρ=1000Kg/m3, T° eau=15°C, coeff. de rugosité de la conduite k=0.1mm,
Patm=1 bar.
Exercice 3 (/4)
Une installation d'arrosage comporte :
- un réservoir à niveau constant (z=-4)
- un groupe moto-pompe équipé d'une crépine de coefficient de perte de charge K=4 et suivi
d'un filtre introduisant une perte de charge donnée par 1000 Q (Q en m3/s).
- les longueurs de conduites sont indiquées sur le schéma ; toutes ont un diamètre de 65mm.
Les 2 conduites BC et BC' desservent des dispositifs identiques.
Le débit de la pompe étant de 30m3/h, le rendement du groupe de 0.65, calculer la puissance
fournie à la pompe.
A partir de la pompe tout le système est à la côte 0.
On prendra : g=10 m/s2, ρ=1000Kg/m3, µ=1.14 E-3 Pl, T°=15°C, coeff. de rugosité des
conduites k=0.1mm (matière plastique), Patm=1 bar.