Mécanique des Fluides : Examen qcm mécanique des fluides
Télécharger PDFCorrection examen qcm mécanique des fluides
Télécharger PDFObtenir le pack complet des cours, TDs, examens sur Mécanique des Fluides!
Vous souhaitez maîtriser Mécanique des Fluides ? Ne cherchez plus, nous avons le pack parfait pour vous.
Accédez à une collection complète des supports de cours, des travaux dirigés (TD) corrigés, examens...
Télécharger pack1 MÉCANIQUE DES FLUIDES Décembre 2003 J. M. PERRIER-CORNET Durée : 2 heures _ Documents autorisés Feuille à joindre obligatoirement à la copie A reporter sur la copie Principe de ce QCM : Cocher une des cases proposées à la suite de chaque question, dans certaines questions il est possible de répondre librement (Case F) en proposant une solution numérique différente et en la justifiant sur votre copie séparée. Les points sont attribués en fonction des réponses : - case juste cochée = totalité des points ajoutée, - case fausse cochée= totalité des points retranchée - pas de réponse = pas de point - case libre (F) cochée = attribution des points en fonction du raisonnement. Donc ne répondre que si vous êtes sûr, la réponse libre est moins risquée mais plus coûteuse en temps et donne généralement pas le maximum de point. La plupart des questions sont indépendantes, même dans un même exercice. Il est probable que l’ensemble des questions ne puisse être traité en 2 h, le barème sera fait en conséquence. Ne restez pas bloquer sur une question ! Bon courage. Partie I : Exercice de statique des fluides : centrifugation du lait Une « écrémeuse » permet de séparer la matière grasse du lait, elle est constituée d’un cylindre de hauteur 1 m et de diamètre 0,6 m. Le fond du cylindre comporte un cône de diamètre 0,2 m et de hauteur 0,1 m. Une fois remplie de lait (densité 1,03 kg/l, viscosité 2,2 mPa.s), le cylindre est mis en rotation pour atteindre une vitesse angulaire constante ω de 1000 tr/min. Le cylindre est complètement rempli et le tuyau d’alimentation (débouchant en B) reste ouvert à l’air extérieur. A B
C D ω 1 m 0,6 m Ox z E
0,2 m N° _ _ _ _ _ A reporter sur la copie2 1 – Le cylindre ne tourne pas. Quelle est la force exercée sur la surface plane horizontale du fond ?A †2540 PaB †2750 NC †2,5 kND †10,1 kNE †2,86 kN
2 – On met en rotation le cylindre à une vitesse constante de 1000 tr/min. Quel est le point de plus forte pression ?A †
Le point AB †
Le point BC †
Le point CD †
Le point DE †
Le point E 3 – Quelle est la valeur de cette pression ?A †0,52 MPaB †4,18 barC †19,4 barD †46,2 MPaE †520 PaF † Autre (joindre le détail sur la copie) :............................ 4 – Quelle est la force résultante exercée par le lait sur les parois latérales ?A †2860 NB †389 kNC †980 kND †0 NE †977 PaF † Autre (joindre le détail sur la copie) :............................ 5 - On considère un globule lipidique (densité 0,83 kg/l) assimilé à une sphère d’un diamètre de 10 μm en équilibre dans le lait. Quelle est la norme de la force résultante des forces hydrauliques exercées sur ce globule si ce globule est positionné sur l’axe de rotation ?A †1 10P -12
P NB †8 10P -12
P NC †3,4 10P-11 P ND †-2 10P -9
P NE †0 NF † Autre (joindre le détail sur la copie) :............................ 6 – Quelle est la contribution horizontale sur l’axe Ox de la force exercée sur ce même globule si celui-ci est situé maintenant à une distance R de l’axe ?A †0 B† 1.1510 P-9 P x RC †1 10P -10
P x RD †-1 10P
-12 P NE †-11,5 10P-9 P x RF † Autre (joindre le détail sur la copie) :............................ 3
7 – Où doit-on prélever la phase grasse issue de la coalescence des globules gras ?A †
Le point AB †
Le point BC †
Le point CD †
Le point DE †
Le point E Partie II : Exercice de dynamique des fluides : centrale de nettoyage en place Quatre cuves de process (deux à l’étage (cuve1 et cuve2), deux au rez-de-chaussée (cuve 3 et cuve 4)) sont nettoyées en place par un système d’aspersion à boule. Le liquide envoyé pour le nettoyage est un mélange d’eau et d’additifs à 80°C qui est préparé dans une cuve chauffante agitée de 1000 l. Une pompe de reprise permet d’amener ce liquide sous pression dans les cuves. Caractéristiques de l’installation : 9 Conduites d’admission et de refoulement : inox 316, diamètre interne (DN) 35 mm, rugosité absolue (ε) 0,15 mm 9 Coudes : coude 90°, RB 0
B = 2 DN, même diamètre interne que les conduites 9 Cuve d’admission : cuve agitée, chauffée par une double enveloppe où est injectée de la vapeur sous pression. Située au niveau 0 m, son niveau de surface maximum se situe à 3 m, la connexion de la tuyauterie se situe à 0,2 m du sol avec un raccord en saillie. 9 Pompe ; elle est située à 0,2 m du sol et débite 6000 l/h. 9 Distributeur : permet de distribuer le liquide dans les 4 cuves. Un coefficient de perte de charge de 0,5 est appliqué à chaque branche. 9 Cuve de refoulement : Dans les deux cuves au rez-de-chaussée (cuves 3 et 4), le liquide de nettoyage finit à une hauteur de 0,5 m et à une pression atmosphérique. Dans les deux cuves à l’étage (cuves 1 et 2), le liquide de nettoyage finit à une hauteur de 4 m et à une pression atmosphérique. Le coefficient de perte de charge des boules de rinçage est de K=10 rapporté à la vitesse en conduite amont. 9 Liquide de nettoyage (eau + additifs) :
T = 80°C, ρ = 970 kg/mP 3P , μ = 0,35 mPa.s, Ps = 0,047 MPa Surface à 0,5 m 0,2 m Surface à 4 m Surface à 3 m Niveau 2 m 4
1 - Quel type de pompe préconisériez-vous pour cette application ?A †
Pompe à paletteB †
Pompe à pistonC †Pompe centrifugeD †Pompe multi-étagéeE †Pompe péristaltique
Calculer la perte de charge d’admission si le débit est contant (6000 l/h) et si le niveau de la cuve reste fixe (3 m). 2 - Pertes de charges régulières d’admission :A †
négligeablesB †0,98 mC †1,82 mmD †18,6 mmE †1,414 mF † Autre (joindre le détail sur la copie) :............................ 3 - Pertes de charges singulières d’admission :A †66 mmB †0,24 mC †17,5 cmD †0,2 mmE †0,14 mF † Autre (joindre le détail sur la copie) :............................ 4 –Quel est le point de plus basse pression :A †
L’entrée de la pompeB †
Le pied de cuveC †
La sortie du coude C2D †
La sortie du coude C3E †
dans la conduite entre C2 et C3. 5 – La pression à la bride d’admission est de :A †
63 900 PaB †0,6 barC †0,114 MPaD †0,2 barE †1,27 barF † Autre (joindre le détail sur la copie) :............................ 6 - Si le NPSH requis de la pompe au débit de 6000 l est de 5 m, jusqu’à quel niveau (par rapport au sol) peut-on pomper sans risque pour la pompe :A †
Elle ne marchera pas même cuve pleine (3 m)B †
Elle marchera quel que soit le niveauC †0,42 mD †0,62 mE †1 mF † Autre (joindre le détail sur la copie) :............................ 5
7 - Quelle capacité d’amorçage la pompe doit-elle être capable de fournir si la cuve est partiellement remplie (0.5 m).A †
N’importe laquelle car la pompe est en chargeB †1,5 mC †0,3 mD †3,5 mE †
L’amorçage est impossible du fait de la pression de saturation. 8 – Refoulement : On considère le coefficient de perte de charge (λ) constant quel que soit la vitesse. Si l’on ferme les conduites des cuves 2 et 1, Quel débit peut-on attendre dans la cuve 3 ?A †1,1 l/sB †1000 l/hC †3200 l/hD †0,68 l/sE †4 mP 3P /hF † Autre (joindre le détail sur la copie) :............................ 9 – En fait, on veut équilibrer les 4 branches pour obtenir un débit similaire dans chaque cuve. On dispose de trois vannes pour régler ces débits, sur quels circuits doit-on les positionner.A †
Sur toutes les cuves sauf la cuve 2B †
Sur toutes les cuves sauf la cuve 3C †
Sur toutes les cuves sauf la cuve 1D †
Sur toutes les cuves sauf la cuve 4E †
Il faut impérativement 4 vannes.F † Autre (joindre le détail sur la copie) :............................ 10 – On suppose avoir réaliser cet équilibre. Calculer la charge en sortie de la pompe.A †16,3 mB †4,3 mC †12,1 mD †1,6 mE †14,82 mF † Autre (joindre le détail sur la copie) :............................ 11 – On change de pompe. Cette nouvelle pompe débite 8000 l/h et on note une puissance hydraulique fournie de 500 W. La pompe utilisée est de type centrifuge simple. Quelle vitesse de moteur est compatible avec cette application :A †1500 rad/sB †2500 tr/minC †100 rad/sD †8000 tr/minE †750 rad/s