BTS CIRA - TP de physique première année

MESURE DE DEBIT AU VENTURI (suite)

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Toutes les mesures exploitées ici ont été menées par T.Godement, étudiant de la classe de TS1 CIRA.
La page intitulée "théorie du venturi" est issue du travail qu'il a accompli.

Le schéma de l’ installation est donné ci-dessous :

Hypothèse : le débit d’entrée indiqué par la position du flotteur du rotamètre est égal au débit en sortie du  Venturi (le volume d’eau retenu dans les tubes manométriques du Venturi est négligeable).

Par application du théorème de Bernoulli et de l’ équation de continuité, et en assimilant l’eau à un fluide parfait, on trouve à partir de l’étude théorique que le débit s’écrit : (consulter l'annexe sur la théorie du venturi).

avec C = 9,62.10 -4 (uSI) pour le Venturi étudié.
Donc :
Les mesures effectuées par un binôme d'étudiants ont permis de tracer le graphe suivant :

Les mesures obtenues permettent de tracer le graphe QVrota = f( ) : les points sont corrélés de façon satisfaisante (coefficient R² proche de 1) avec le modèle choisi (droite linéaire) comme l’étude théorique le prévoit.
Le coefficient directeur de la droite obtenue (8,65.10 -4) est inférieur au coefficient C (9,62.10 -4) calculé à partir de l’étude théorique du Venturi.

Ceci est du au fait que la viscosité de l’eau en écoulement n’est pas nulle (on ne peut plus alors dire que la vitesse est la même en tout point d’une section droite) et qu’il existe donc une perte de charge dans l'appareil.
Pour tenir compte de cela, on introduit un coefficient k  tel que :

QVrota = k QVventuri

Soit : QVrota = k C , ce qui donne  k. C = 8,65.10 -4
Et donc :

La valeur indiquée de k est une valeur moyenne : en réalité k est fonction du débit d’écoulement comme l’indique le graphe suivant :

La tendance observée est que k augmente lorsque le débit augmente. (k varie de 0,88 à 0,93 lorsque le débit varie de 700 L/h à 1500 L/h). En général, ce phénomène est constaté sur un venturi de type industriel (équipé d'un transmetteur de différence de pression entre l'amont et le col de l'appareil). Cette courbe est établie par le constructeur du débit-mètre.


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Richard Mauduit