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Présentation 2 du bélier hydraulique TIPE 2015

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by

Puck Vengeur

on 20 May 2015

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Transcript of Présentation 2 du bélier hydraulique TIPE 2015

Sommaire

I - Description et fonctionnement du système

II - Calculs et théorie du bélier hydraulique

III - Expérimentation : Modélisation du bélier hydraulique
I - Description et fonctionnement du système
Le fonctionnement du bélier hydraulique est cyclique.
Principe du Bélier Hydraulique
Influence de la hauteur de chute h sur la durée d'un cycle
Le Bélier Hydraulique
Éléments particuliers
Galbrun Guillaume - Maillefaud Cécile
TIPE 2014 - 2015

guillaume.galbrun@ecam.fr - cecile.maillefaud@ecam.fr

Ressource - Partage - Distribution

Phases de fonctionnement
Le coup de bélier du système est fonction de 3 variables

la vitesse de l'eau
la rapidité de fermeture du clapet de batterie
la longueur du tuyau de batterie
Tuyau de batterie

En pratique, pour une installation il faudra veiller à :
6h<L<12h
un positionnement correct du tuyau de batterie comme montré ci-dessous.
Clapet de batterie

La course du clapet de batterie ainsi que sa masse sont autant de paramètres qui permettent d'influencer la cadence du cycle du bélier.


Cloche à ai
r

Cet élément joue 2 rôles:
amortir les chocs violents dû aux coups de béliers
réguler l'écoulement de l'eau dans la conduite de refoulement

Hauteur de chute h et hauteur de refoulement H

La hauteur de chute h intervient directement sur la vitesse de l'eau dans la conduite motrice. Tout comme la longueur du tuyau de batterie cette hauteur est en pratique comprise dans un intervalle. D'où 0.50<h< H/3

La hauteur de refoulement H est donc lié à la hauteur de chute et donné par le rapport h/H > 3 .Son maximum dépendra de la pression limite théorique maximum de refoulement du système.
Influence de la hauteur de refoulement H sur la durée d'un cycle
Dispositif de renouvellement d'air

Ce dispositif est indispensable au bon fonctionnement du système.

En l'absence de reniflard (ou de pompe pour les plus gros modèles) la raréfaction de l'air dans la cloche entraîne des chocs nuisibles sur le clapet anti-retour.
II - Calculs et Théorie du Bélier Hydraulique
Description des phases et formules générales
La hauteur de refoulement maximale peut s’exprimer seulement en fonction des caractéristiques de la cloche
Lecture de diagrammes
e
EXEMPLES DE LECTURES GRAPHIQUES

• Soit la hauteur de refoulement H= 30 m alors on lit que la hmin=4.5 m et hmax=30m
La hauteur de chute h est comprise dans l’intervalle [4.5 ; 30] pour H=30 m

• Soit la hauteur de chute h=7.5 m alors on lit que Hmin=7.5 m et Hmax=50 m. La hauteur de refoulement H est comprise dans l’intervalle [7.5 ; 50] pour h=7.5 m

EXEMPLES DE LECTURE GRAPHIQUE

• Soit une source S de débit QS = 40 l/min ou 0.67m3.s-1 et une hauteur de chute h= 15 m.
Si on impose une hauteur de refoulement H= 55 m. Le rendement du bélier sera de 15%
D’où un débit de refoulement de Qr = 6 l/min ou 0.1 m3.s-1

• Inversement, s’il on veut avoir Qr = 0.3 m3.s-1 (avec les mêmes conditions sur H et h), il faut une source S de débit QS= 2 m3.s-1

III - Expérimentation : modélisation du Bélier Hydraulique
Montage
Réalisation expérimentale du bélier hydraulique
Essais
Pour notre expérimentation nous avons procédés à de nombreux essais.
Améliorations sur notre système
Dans l'idée de concevoir un système durable et résistant il est nécessaire d'envisager des améliorations su notre système déjà existant

améliorer le système Source
améliorer l'étanchéité



Tableau récapitulatif
Sur la photo ci-dessus, on observe de la condensation et des déformations de la bouteille
Condition sur la hauteur de refoulement maximale
Conclusion
source d'eau en écoulement et débit élevé
système de renouvellement de l'air
cloche à air en acier (résistance aux chocs brutaux des coups de béliers répétés)
Introduction
Comment et en quoi les différents paramètres du bélier hydraulique influencent la distribution de l'eau?
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Schéma de principe de fonctionnement
Gravures de Joseph Montgolfier et de son bélier
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Contact avec l'entreprise Areva
Vidéo de l'expérience

Afin d’étudier notre système, nous avons du supposer des hypothèses suivantes : le fluide est incompressible et les pertes sont négligeables.
Nous avons supposé que les pertes de charges sont négligeables, le régime est permanent, l'écoulement est incompressible et irrotationnel
Modélisation de l'influence des différents paramètres du mécanisme sur son fonctionnement.
Difficultés rencontrées
Bon dynamisme de groupe
Système adapté à un fonctionnement très spécifique mais inadapté au monde industriel.
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