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UNIVERSITE DE KOLWEZI FACULTE POLYTECHNIQUE Rapport des manipulations Mécanique

UNIVERSITE DE KOLWEZI FACULTE POLYTECHNIQUE Rapport des manipulations Mécanique des Fluides Promotion : Deuxième Graduat Dirigé par P.O. LUKUMU MULAMBA Emmanuel Présenté par : MONGA MAKONGA Justin KABONGO KYAKUMUKA Gaston KANGAJI KAPEMBA Esther MPOYO MUBA Fabien NTONDO WADYAUPEMBA Gloire Année Académique 2020-2021 Première Manipulation : Vidange d’un récipient Dans cette première manipulation, nous avons étudier la vidange d’un récipient rempli de fluide. Matériel utilisé Un récipient de 20l avec un robinet ; Un deuxième récipient de 20l ; Un mètre-ruban pour mesurer la hauteur ; Un chronomètre pour prendre le temps ; De l’eau. Mode opératoire Voici comment nous avons procédé à l’étude : 1. Prélever la hauteur du récipient gradué à chaque niveau de volume (20l à 0l) (voir le tableau de données) ; 2.Remplir notre récipient de 20l d’eau ; 3.Ouvrir le robinet et démarrer en même temps le chrono ; 4.Lire le temps et le volume lors de l’écoulement ; 5.Lire le temps de vidange complète. Tableau des données Les données de volume, temps et hauteur sont à prélever tandis que les deux autres sont à calculer. Débit = Volume/temps Vitesse = Hauteur/temps Le temps et la hauteur sont pris à l’intervalle de deux niveaux : Δt=t 2−t 1,t 2>t 1, Δ h=h1−h2,h1>h2 Volum e (litre) Temps (min/sec ) Hauteur (Cm) Débit (L/s) Vitesse (Cm/s) 20 0 25 0.05 (25-22.9)/40= 0.053 18 40’’ 22.9 17 1’ 01’ 21.7 0.047 0.057 15 1’ 30’ 20.15 0.034 0.053 16 1’ 56’’ 18.8 0.038 0.052 14 2’ 23’’ 17.3 0.037 0.056 13 2’ 49’’ 16 0.038 0.05 12 3’ 14’’ 14.6 0.04 0.056 11 3’ 41’’ 13.2 0.037 0.052 10 4’ 09’’ 11.9 0.036 0.046 9 4’ 38’’ 10.6 0.034 0.045 8 5’ 08’’ 9.2 0.033 0.046 7 5’ 40’’ 7.8 1/32 = 0.044 2 0.031 6 6’ 13’’ 6.4 0.03 0.042 5 6’ 49’’ 5.1 0.028 0.036 4 7’ 41’’ 3.1 0.019 0.038 3 8’ 29’’ 1.6 0.021 0.031 2,85 9’ 23’’ 1.5 0.15l/54se c = 0.002 0.002 Par ces données, on constate que l’écoulement de 20 à 18 litres s’est fait en 40 secondes, avec un débit de 0.005 l/s et une vitesse de 0.053cm/s. La dernière goutte a coulé avec un débit de 0.002 l/sec à une vitesse de 0.002cm/s. Pression au robinet Pr=Patm+ ρgh Patm = 1 atm, g= 9.81 m/s2, h = 25 -1.5 = 23.5cm = 0.235m, ρ=1000kg/l Pr=1atm+2305.35 N/m 2 = 105Pa +2305.35Pa = 1,023.105Pa Représentation graphiques (Courbes) 0 100 200 300 400 500 600 0 5 10 15 20 25 30 Courbe HT h=f(t) Temps en seconde Hauteur en cm Ici, par la vidange, on voit que la hauteur diminue au fur et à mesure que le temps s’écoule. 2 0 5 10 15 20 25 30 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.05 0.06 0.05 0.05 0.06 0.05 0.06 0.05 0.05 0.05 0.05 0.04 0.04 0.04 0.04 0.03 0.00 Courbe VT v= f(h) Hauteur en cm Vitesse en cm/s Puis qu’il y a une évolution proportionnelle entre la vitesse et la hauteur, quand le fluide s’écoule (la hauteur diminue), la vitesse diminue aussi ; quand la vitesse tend vers zéro, la hauteur est constante. Les montées et descentes au début de l’écoulement sont dues, peut-être à des erreurs sur la lecture des hauteurs. 0 100 200 300 400 500 600 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 Courbe QT q=f(t) Temps en seconde Débit en l/s Quand on démarre l’écoulement, le débit commence à augmenter (non proportionnellement au temps à cause des erreurs de lecture), vers le milieu il atteint le maximum et puis, il commence à tendre vers 0. 2 Deuxième manipulation : Mesure de la viscosité d’un fluide Dans cette manipulation, nous avons eu à mesurer la viscosité d’un fluide avec un viscosimètre Engler. Matériel utilisé Une Tige en bois ; Un récipient gradué pour mesurer le volume du fluide ; Un autre récipient avec un orifice pour faire couler le fluide ; Un autre récipient avec un orifice pour recueillir le fluide qui va couler ; De l’huile moteur (Motor Oil SAE 40) ; De l’eau. Mode opératoire Avec la viscosité Engler, on aura besoin d’un fluide de référence, de l’eau. 1. Prélèvement de l’eau de 250ml avec le récipient gradué ; 2. Remplir le récipient, le trou est bouché par la tige ; 3. Retirer la tige, suivre l’écoulement ; 4. Prélever le temps de l’écoulement ; Cette étape, on trouve teau=53 secondes 5. Répéter les étapes ci-haut avec l’huile ; Thuile= 8’27’’ = 507 secondes Calcul de la viscosité Engler E= thuile/teau = 507/53= 9.57° engler Viscosité cinématique ν=0,0731E−0,0631 E =0,0731(9,57)−0,0631 9,57 = 6,98 stokes Viscosité dynamique ρHuile=0,83 g ml ν=μ ρ ⟹μ=νρ=6.98 (0,83)=5.8 Viscosité Saybolt Selon les tables de conversion, nous allons utiliser la valeur proche de 9.57, et trouver une approximation en saybolt. 8.79°engler ⟶28 sec saybolt 9.57° Engler ⟶9,57 28 8,79 = 30,5 sec saybolts 2 Troisième manipulation : Mesure de la densité d’un fluide Matériel utilisé Un récipient gradué ; Une balance ; L’huile à essence comme fluide. Mode opératoire 1. Peser le récipient à vide, ce poids s’appelle la tare sur la balance ; 2. Prendre un volume de fluide ; 3. Peser ce fluide dans le récipient. Données : Tare : 198g V= 210ml Poids du fluide et récipient = 373g Poids fluide = Poids du fluide et récipient – Tare = 373-198=175g Masse volumique = Poids fluide/Volume fluide ρ=m V = 175 210=0,833 g/ml d= ρ ρeau =ρ=0,833 car ρeau=1g/ml 2 CONCLUSION Ce document constitue un rapport des manipulations qui ont sanctionné la fin du cours de Mécanique des Fluides, en deuxième graduat 2021, dispensé par le P.O LUKUMU MULAMBA Emmanuel. Il constitue ainsi, une preuve de que nous, les étudiants, avons effectué une pratique sur la matière vue dans les heures théoriques, notamment sur l’étude de l’écoulement d’un fluide, la viscosité et quelques autres propriétés physiques des fluides. 2 uploads/Litterature/ manipulation-mecafluides-justin-2021.pdf