Hydraulique
Conception des circuits fluides en eau - Rappels fondamentaux

BM6201 v1 Article de référence

Hydraulique
Conception des circuits fluides en eau - Rappels fondamentaux

Auteur(s) : Olivier COSTE

Date de publication : 10 janv. 2010 | Read in English

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Sommaire
Médias

Présentation

1 - Canalisations, tuyauteries

1.1 - Matériaux
1.2 - Diamètres et caractéristiques des canalisations

2 - Hydraulique

2.1 - Quelques grandeurs physiques utiles en hydraulique
2.2 - Rappels de certains théorèmes utilisés en hydraulique

Figure 2 - Types d'écoulement

3 - Diagrammes de l'eau

4 - Transferts thermiques et échangeurs

4.1 - Capacité thermique
4.2 - Mode de transfert de chaleur
4.3 - Échangeur de chaleur

5 - Chimie

5.1 - Quelques grandeurs utiles en chimie de l'eau
5.2 - Traitement des eaux : divers procédés

Tableau 1
5.3 - Cristallisation

6 - Filtration

6.1 - Généralités et définitions
6.2 - Définition des principaux termes liés à la filtration
6.3 - Principe général de la filtration
6.4 - Filtres de tuyauterie
6.5 - Effet de « peau mince »

7 - Séparation

Bibliographie & annexes

Présentation

RÉSUMÉ

Pour concevoir un système véhiculant de l'eau, il est nécessaire de maîtriser les bases théoriques de mécanique des fluides. C'est l'ensemble de ces connaissances à avoir a minima que présente cet article. Sont ainsi détaillées les notions de physique et les principes qui régissent le comportement de l'eau dans de tels circuits : grandeurs hydrauliques (viscosité, compressibilité, thermosiphon...), principes de transfert de chaleur (convection, conduction, rayonnement), notions liées à la filtration (colmatage, filtrat, suspension...), grandeurs et lois chimiques (loi de Henry, cristallisation, pH de l'eau...), caractéristiques des canalisations (pression, diamètre...).

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Auteur(s)

Olivier COSTE : Ingénieur ENSPG

INTRODUCTION

Cet article a pour but de rappeler certaines notions rencontrées fréquemment dans le domaine de la conception des systèmes fluides en eau. Nous tentons d'être le plus général possible, même si nous prenons la liberté de détailler certains aspects plutôt que d'autres. La littérature spécialisée comblera sans peine tout manquement ou imprécision dans ce présent article, et nombreux sont les renvois vers les articles plus spécialisés des Techniques de l'Ingénieur.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm6201

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2. Hydraulique

2.1 Quelques grandeurs physiques utiles en hydraulique

Masse volumique : c'est le rapport entre une masse m (en kg) de matière homogène et le volume V (en m³) occupé par cette masse en kg · m^–3 : ρ = m/V. On utilise parfois son inverse appelé volume massique. On constate que les masses volumiques des liquides sont de l'ordre de 1 000 fois plus élevées que celles des gaz (les liquides sont sous une forme plus condensée que les gaz). Lorsque le fluide garde une masse volumique constante, on dit que le fluide est en écoulement incompressible. Dans le cas contraire, on parle d'écoulement compressible. Les liquides peuvent être considérés, dans une large mesure, comme étant en écoulement incompressibles.
Densité : c'est le rapport entre la masse d'un certain volume du corps et la masse du même volume d'un corps de référence : la densité d'un liquide est souvent donnée par rapport à l'eau prise à 4 ^oC sous 1 013 mbar (masse volumique 1 000 kg · m^–3).
Viscosité : dans un fluide réel, les forces de contact ne sont pas perpendiculaires aux éléments de surface sur lesquels elles s'exercent. La viscosité est due à ces frottements qui s'opposent au glissement des couches fluides les unes sur les autres. Les phénomènes dus à la viscosité des fluides ne se produisent que lorsque ces fluides sont en mouvement. Il s'agit d'une caractéristique du fluide pompé : elle représente sa capacité à s'opposer au déplacement. La viscosité varie en fonction de la température : quand il y a élévation de température, la viscosité de l'eau diminue. La viscosité d'un liquide ne varie quasiment pas avec la pression. Cette influence peut être négligée pour l'eau en-dessous de 40 bar.

La viscosité dynamique, notée μ s'exprime en Pa · s. Pour l'eau, μ = 10^–3 Pa · s à pression et température ambiantes.
Dilatabilité : la dilatabilité exprime la variation de volume que subit un matériau sous l'influence de la température. Pour l'eau, cette grandeur peut être négative ou positive suivant la température. D'une façon générale, les matériaux se dilatent lorsque la température...