Mécanique des Fluides - Jean
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Mécanique des Fluides Exercices d’application Mécanique des fluides Fluidique Exercice 1 Soit une masse de 10 [kg] d’un liquide de = 1350 [kg.m-3]. Quel est son volume ? ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ Quelle est sa densité ? ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ Exercice 2 Soit une chaudière à condensation. Le temps mis pour remplir en continu un seau de condensats de 315 [cl] est de 8 [min]. Quel est le débit volumique des condensats ? ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ Exercice 3 De l’air circule dans une conduite de 16 [cm] de diamètre extérieur (épaisseur de 0,5 [cm]) à la vitesse de v = 4,5 [m.s-1]. La masse volumique de l'air est de 1,2 [kg.m-3]. Calculer le débit massique qm. _______________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________ S 6 : Chaîne d’énergie TD Page 1 / 6 ère 1 année STS Maintenance Mécanique des fluides _______________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ Exercice 4 Une conduite en acier NF A 49145 (de dimensions 42,4 * 2,9 : diamètre extérieur * épaisseur) débite 7,2 [m3.h -1] d'eau. À quelle vitesse moyenne circule le fluide ? ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ Exercice 5 Un tuyau doit laisser passer 3600 [kg.h-1] d'eau à 90 [°C], à la vitesse de 0,7 [m.s-1]. La masse volumique de l'eau à 90 [°C] est de eau = 965,3 [kg.m-3]. Quel diamètre doit avoir cette tuyauterie ? ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ Statique des fluides Exercice 6 - pression exercée au fond d’un réservoir Soit un récipient cylindrique de diamètre d dans lequel on verse trois liquides non miscibles (mercure, huile et eau) : A hAB hBC hCD B C HAB = 2 dm Masse volumique de l’eau = 1000 kg/m3 HBC = 15 cm Masse volumique de l’huile = 890 kg/m3 HCD = 100 mm Masse volumique du mercure = 13550 kg/m3 Attention les hauteurs et les masses volumiques ne sont pas alignées. D S 6 : Chaîne d’énergie TD Page 2 / 6 ère 1 année STS Maintenance Mécanique des fluides En appliquant à plusieurs reprises l’Équation de la Statique, calculer la pression absolue exercée par tous les fluides au point D, situé au fond du réservoir, de manière littérale puis numérique. ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ En déduire, de manière littérale puis numérique, la pression relative au point D. ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ Sachant que la force F exercée par les fluides sur le fond du réservoir est fonction de la pression relative au point D situé fond du réservoir, calculer, de manière littérale puis numérique, cette force F. ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ S 6 : Chaîne d’énergie TD Page 3 / 6 ère 1 année STS Maintenance Mécanique des fluides Exercice 7 – étude d’un vase d’expansion Une installation de chauffage comprend : Patm Vase d’expansion A Local C Circulateur Radiateur By-pass h Vanne 3 voies θint Eau chaude Eau froide S Soupape de sécurité B Chaudière Une chaudière, Un circulateur, Un radiateur « équivalent » à l’ensemble de l’installation, Un vase d’expansion ouvert à la pression atmosphérique, Une soupape de sécurité S qui s’ouvre pour une pression ajustable pAJ entre 0,5 et 6 Bar. On arrête le circulateur et on constante que le niveau de la surface libre de l’eau dans la vase d’expansion (point A) se trouve à h = 3,20 m au-dessus de la soupape de sécurité S. Appliquez le principe fondamental de la statique entre S et A afin de déterminer pS la pression au point S. ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ S 6 : Chaîne d’énergie TD Page 4 / 6 ère 1 année STS Maintenance Mécanique des fluides Quelle doit être le réglage de la pression ajustable pD pour que sa pression de déclenchement soit supérieure de 10 % à la pression pS qui lui est imposée ? ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ Exercice 8 On considère un bouchon de pêche en liège (liège = 200 kg/m3). La hauteur du bouchon est de 50 mm et son diamètre est de 10 mm. Lorsque l’on plonge le bouchon dans de l’eau, il s’enfonce jusqu’à une profondeur A. Hbouchon liège himmergée bouchon A Eau 1. Donner l’expression littérale de la pression de l’eau exercée à la profondeur A (ou himmergée). 2. Donner l’expression de la pression que peut exercer le bouchon sur une surface (une table par exemple) ? 3. Grâce aux deux questions précédentes, en les mettant en parallèle, calculer la hauteur de bouchon immergé si on le plonge dans de l’eau. eau 4. Calculer la masse de plomb à fixer sur le fil si on veut une hauteur immergée de 8/10 de la hauteur totale. ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ S 6 : Chaîne d’énergie TD Page 5 / 6 ère 1 année STS Maintenance Mécanique des fluides ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ S 6 : Chaîne d’énergie TD Page 6 / 6 ère 1 année STS Maintenance
