Mécanique des fluides : applications : vérins, pompes, turbines, CTA, éoliennes

Auteur(s) :

Martin, François (19..-....), agrégé de physique Découvrir l'auteur

Résumé

Une présentation des propriétés des fluides appliquées à la production d'énergies hydrauliques et éoliennes. L'auteur propose des méthodes d'élaboration des circuits et de choix du matériel (pompes, canalisations, turbines, etc.) pour les fluides considérés comme incompressibles : l'eau, l'huile et l'air. ©Electre 2022

Éditeur(s)
- Ellipses
Date
- DL 2022
Notes
- Index
Langues
- Français
- , traduit de : Français
Description matérielle
- 1 vol. (IX-462 p.) : ill., couv. ill. ; 24 cm
Collections
- Collection Formations & techniques
Sujet(s)
ISBN
- 978-2-340-06639-7
Indice
- 621.22 Énergie hydraulique, machines hydrauliques
Quatrième de couverture
- Cet ouvrage pose de manière simple les propriétés des fluides au repos et en écoulement, afin d'avoir la possibilité de les mettre en oeuvre dans des installations. Il est précis et rigoureux, mais l'outillage mathématique est volontairement limité à celui que doit posséder un élève de terminale scientifique ou technique.
  Il ne s'occupe que des fluides considérés comme incompressibles : l'eau, l'huile et l'air qui l'est à peu près dans les conditions normales d'utilisation (éolienne, aération des lieux recevant du public).
  En s'appuyant sur de nombres exemples pratiques, il a pour but de permettre à un néophyte de comprendre :
  
  la méthode d'élaboration des circuits hydrauliques (eau, huile) et aérauliques (air) ;
  
  la méthode du choix du matériel qui y est présent : pompes, canalisations.
  
  En s'appuyant sur de nombreux exemples pratiques, il a aussi pour but de permettre à un néophyte de comprendre la manière dont on produit les énergies dites vertes : hydraulique et éolien. Il présente la méthode du choix :
  
  du type de turbines dans le cas de l'énergie hydraulique ;
  
  du type d'éoliennes.
  
  L'ouvrage s'appuie sur les documents techniques des fabricants et des industriels proposant sur le marché des vérins, des pompes, des turbines, des ventilateurs et des éoliennes.
  En définitive, l'ouvrage a pour but de permettre à un néophyte d'acquérir de solides connaissances pour dialoguer avec des techniciens et des ingénieurs spécialisés dans le domaine de l'hydraulique, de l'aéraulique et de l'éolien.
Tables des matières
- - Mécanique des fluides
  - Applications : vérins, pompes, turbines, CTA, éoliennes
  - François Martin
  - Ellipses
  - Chapitre 1 : Statique des fluides1
  - 1. La notion de pression 1
  - 1.1. Le cas d'un solide homogène posé sur un plan horizontal1
  - 1.2. Pression en un point d'un liquide3
  - 1.3. Pression en un point d'un gaz6
  - 1.4. Le manomètre8
  - 1.5. Equation d'état caractérisant un fluide au repos10
  - 2. La relation fondamentale de la statique des fluides 14
  - 2.1. Le cas d'un liquide14
  - 2.2. La surface libre d'un liquide à l'atmosphère16
  - 2.3. Applications simples18
  - 2.4. La relation fondamentale de la statique appliquée à un gaz24
  - 3. Les forces pressantes exercées par un liquide au repos 26
  - 3.1. Expression générale des forces pressantes sur les parois26
  - 3.2. Force pressante exercée sur une paroi verticale ; barrage poids30
  - 3.3. Force pressante exercée sur une paroi inclinée ; barrage à contrefort38
  - 3.4. Force pressante exercée sur une paroi cylindrique ; barrage voûte41
  - 3.5. Quelques applications sous la forme d'exercices44
  - 4. La poussée d'Archimède, applications 49
  - 4.1. Etude de la poussée d'Archimède dans un liquide49
  - 4.2. Le comportement d'un corps dans un liquide50
  - 4.3. Quelques applications de la poussée d'Archimède dans un liquide53
  - 4.4. La poussée d'Archimède dans l'air : le cas des aérostats56
  - Chapitre 2 : Les vérins61
  - 1. Présentation et propriétés 61
  - 1.1. Description61
  - 1.2. Les trois types de technologie63
  - 1.3. Les applications industrielles63
  - 1.4. Les caractéristiques d'un vérin66
  - 1.5. Les forces mises enjeu dans un vérin67
  - 2. Les vérins pneumatiques 71
  - 2.1. La centrale d'air comprimé71
  - 2.2. La prise d'air au niveau de l'utilisateur74
  - 2.3. Le vérin simple effet76
  - 2.4. Le limiteur de pression87
  - 2.5. Le vérin double effet91
  - 3. Les vérins hydrauliques 97
  - 3.1. Alimentation du vérin97
  - 3.2. Propriétés des vérins98
  - 3.3. Les pompes104
  - Chapitre 3 : L'écoulement permanent d'un liquide parfait115
  - 1. Le modèle du liquide parfait 115
  - 1.1. Les forces exercées par un liquide115
  - 1.2. Le modèle du liquide parfait dans une canalisation116
  - 1.3. Les débits117
  - 1.4. Energie d'un liquide117
  - 1.5. La variation de l'énergie d'un liquide au cours de son écoulement119
  - 1.6. La variation d'énergie d'un liquide parfait122
  - 2. Liquide parfait en écoulement 123
  - 2.1. Les conditions d'étude (rappel)123
  - 2.2. Le théorème de Bernoulli123
  - 2.3. Deux applications importantes124
  - 2.4. Quelques exercices simples127
  - 3. Mesures élémentaires de la pression et du débit 131
  - 3.1. Quelques particularités131
  - 3.2. Mesure de la pression : le tube piézométrique132
  - 3.3. La mesure de débit132
  - 4. Le risque de cavitation, les coups de Bélier 136
  - 4.1. La cavitation136
  - 4.2. Les coups de Bélier136
  - 5. Action d'un liquide en écoulement sur une canalisation 137
  - 5.1. Relation fondamentale de la dynamique appliquée au liquide137
  - 5.2. Le théorème d'Euler139
  - 5.3. Action sur une partie coudée d'une canalisation horizontale140
  - 5.4. Action d'un jet d'eau sur la canalisation par lequel il sort141
  - Chapitre 4 : L'écoulement permanent d'un liquide réel143
  - 1. Ecoulement laminaire, écoulement turbulent 143
  - 1.1. L'écoulement laminaire143
  - 1.2. L'écoulement turbulent144
  - 2. Etude expérimentale de l'écoulement d'un liquide 145
  - 2.1. Ecoulement d'un liquide dans une canalisation145
  - 2.2. Ecoulement d'un liquide autour d'un obstacle147
  - 3. Ecoulement laminaire dans une canalisation droite 151
  - 3.1. Objectif.151
  - 3.2. Le cas d'une canalisation à section rectangulaire152
  - 3.3. Ecoulement de Poiseuille dans une canalisation cylindrique158
  - 4. Ecoulement turbulent dans une canalisation droite 164
  - La canalisation est horizontale de section constante164
  - 4.1. Description164
  - 4.2. Chute de la pression le long de la canalisation164
  - 4.3. Différentes expressions du coefficient l (R, kD)168
  - 4.4. La formule de Lechapt et Calmon173
  - 5. Influence d'une modification de la forme d'une canalisation 176
  - 5.1. Modification de la direction d'une canalisation de section constante176
  - 5.2. Modification de la section d'une canalisation178
  - 5.4. Généralisation : variation d'énergie d'un liquide185
  - Chapitre 5 : Les pertes d'énergie dans une installation hydraulique187
  - 1. Le théorème de Bernoulli appliqué à un fluide réel 188
  - 1.1. Le modèle utilisé (Rappel)188
  - 1.2. Le théorème de Bernoulli188
  - 1.3. Puissance hydraulique perdue189
  - 2. Perte de charge linéaire 190
  - 2.2. Détermination de la valeur coefficient de perte de charge linéaire190
  - 2.3. Abaques pour différents types de canalisation193
  - 2.4. Utilisation de la formule de Lechapt et Calmon pour de l'eau195
  - 3. Les pertes de charge singulière 196
  - 3.1. Les singularités196
  - 3.2. Quelques exemples197
  - 3.3. Perte de charge en longueur équivalente de canalisation linéaire198
  - 4. La perte de charge totale dans une installation 203
  - 4.1. Perte de charge totale en fonction du débit volumique203
  - 4.2. Applications204
  - Chapitre 6 : Les pompes207
  - 1. Propriétés générales d'une pompe industrielle 207
  - 1.1. Energie à fournir à un liquide en écoulement207
  - 1.2. Propriétés générale d'une pompe210
  - 1.3. Le point de fonctionnement d'une pompe213
  - 1.4. Les deux grandes familles de pompes220
  - 2. Les pompes centrifuges 223
  - 2.1. Le principe de fonctionnement223
  - 2.2. Caractéristique HMT = f(q_vol) à vitesse constante224
  - 2.3. Facteurs modifiant la caractéristique d'une pompe225
  - 2.4. Le problème du risque de cavitation dans une pompe centrifuge227
  - 2.5. Quelques généralités sur la conception d'une installation228
  - 2.6. Choix d'une pompe pour le stockage d'eau dans un réservoir229
  - 2.7. Choix d'une pompe pour le prélèvement de l'eau dans le sol235
  - 2.8. L'intérêt d'une pompe centrifuge : le réglage du débit236
  - 2.9. Pompe centrifuge alimentant des circuits hydrauliques en parallèle249
  - 2.10. Ebauche de l'étude du circuit de chauffage d'une habitation262
  - 3. Les pompes volumétriques 274
  - 3.1. Les principales propriétés274
  - 3.2. Les pompes alternatives ou pompes à pistons275
  - 3.3. Les pompes rotatives279
  - 3.4. Les pompes à vis d'Archimède282
  - 4. Le thermosiphon 285
  - 4.1. Le principe du thermosiphon285
  - 4.2. Le chauffe-eau solaire à « thermosiphon »286
  - Chapitre 7 Les turbines291
  - 1. Présentation générale 291
  - 2. La turbine dans son environnement 294
  - 2.1. Le schéma général294
  - 2.2. Puissance hydraulique disponible294
  - 2.3. Analyse énergétique de l'interaction eau en écoulement-turbine297
  - 2.4. Influence du changement de la vitesse de rotation d'une turbine304
  - 2.5. Caractéristiques mécaniques d'une turbine305
  - 2.6. L'interaction turbine-génératrice310
  - 2.7. Etude d'une microcentrale au fil de l'eau315
  - 3. Etude simplifiée d'une turbine : la turbine Pelton 321
  - 3.1. Présentation de la turbine321
  - 3.2. Transmission de la puissance hydraulique dans une turbine Pelton321
  - 3.3. Le couple de force hydraulique agissant sur la turbine327
  - 3.4. Le risque de cavitation dans la conduite gravitaire329
  - 4. Le choix d'une turbine 332
  - 4.1. Turbines à action, turbines à réaction332
  - 4.2. Le choix d'une turbine336
  - 4.3. Méthode graphique du choix d'une turbine340
  - 4.4. Quelques relations particulières343
  - 5. Applications 345
  - 5.1. Microcentrale à une basse chute345
  - 5.2. Projet d'installation d'une petite centrale hydroélectrique349
  - 5.3. Microcentrale sur une rivière utilisant une vis d'Archimède357
  - Chapitre 8 : L'air considéré comme un fluide incompressible365
  - 1. Circulation forcée de l'air dans des conduites 366
  - 1.1. La ventilation forcée dans les lieux de vie366
  - 1.2. L'air considéré comme un fluide incompressible370
  - 1.3. L'air fluide incompressible en écoulement371
  - 1.4. Les ventilateurs379
  - 1.5. Dimensionnement élémentaire d'une VMC double flux381
  - 2. Les éoliennes 389
  - 2.1. Ecoulement de l'air et effet Venturi389
  - 2.2. Force de traînée, force de portance397
  - 2.3. Aérodynamisme d'une aile ou d'une pale (notions)404
  - 2.4. Energie, puissance410
  - 2.5. Estimation de l'énergie éolienne disponible423
  - 3. Quelques types d'éoliennes 429
  - 3.1. Les deux catégories d'éoliennes429
  - 3.2. Les éoliennes à axe horizontal430
  - 3.3. Eoliennes à axe de rotation verticale454
  - Index 461
Origine de la notice:
- Abes ;
- Electre