1. Mouvement des fluides
Le débit est le mouvement d'un volume spécifique de fluide dans un laps de temps donné. Le débit est généralement mesuré en gallons par minute (gpm) ou en litres par minute (lpm) à l'aide d'un débitmètre.
La vitesse d'écoulement est la distance parcourue par un volume spécifique de fluide dans un laps de temps donné. La vitesse d'écoulement n'est pas mesurée directement mais calculée à l'aide du débit et de la section transversale du tuyau.
La vitesse d'écoulement dépend directement du débit et de la taille du tuyau. Si nous modifions le débit de la pompe tout en conservant la même taille de tuyau, nous pouvons modifier la vitesse d'écoulement du fluide.
Si wSi nous gardons la même taille de la pompe, mais que nous changeons la taille du tuyau, nous obtenons le même effet.
À mesure que la vitesse du flux augmente, la chaleur augmente également, en raison de l'effet de frottement.
La friction est causée par le frottement des molécules de fluide contre les surfaces intérieures des tuyaux et des conduites.
2. Flux laminaire
On imagine que les fluides s'écoulent en une seule masse, mais ce n'est pas vrai. À faible vitesse, les fluides s'écoulent en différentes couches parallèles. Chacune de ces couches se déplace à une vitesse légèrement différente. Cet état est appelé écoulement laminaire.
3.Turbulent
À mesure que la vitesse du fluide augmente, de minuscules imperfections à la surface du conducteur d'écoulement (tuyau ou tuyau) perturbent le trajet d'écoulement. Cela crée un état chaotique au lieu d'une couche laminaire ordonnée. Cette turbulence (due au frottement) provoque une augmentation de la chaleur.
Des turbulences se produisent partout où il y a des coudes et des restrictions dans un système hydraulique. Garder les tuyaux et les raccords de grande taille permet de minimiser cet effet.
4. Principe de Pascal
Le principe de Pascal stipule que toute pression appliquée à un fluide confiné est transmise avec une force égale dans toutes les directions.
Mais cela n’est le cas que lorsque le liquide est dans un récipient fermé.
5. Pression
La pression est créée par la résistance à l'écoulement d'un fluide, appelée pression dynamique, ou par l'énergie potentielle d'un objet affecté par la gravité, appelée pression statique.
La pression statique est créée lorsqu'un fluide veut s'écouler mais n'y parvient pas. La gravité essaie de pousser la tige du vérin vers le bas, mais comme la vanne est fermée, le fluide dans le vérin ne peut pas s'échapper. Lorsque la force pousse la tige du vérin vers le bas, le fluide emprisonné gagne de l'énergie. Cette énergie correspond à la valeur de pression indiquée sur le manomètre.
La pression dynamique, quant à elle, est liée à l’énergie cinétique du fluide.
Par conséquent, à mesure que la résistance à l’écoulement augmente, la pression augmente également.
Lorsque le fluide traverse la restriction, la pression chute en raison de la conversion d'énergie (le frottement produit de la chaleur).
6. Principe de Bernoulli
Étant donné que l'énergie totale d'un système doit rester constante, le principe de Bernoulli stipule que si l'énergie cinétique (vitesse du fluide) diminue, l'énergie potentielle (pression) doit augmenter proportionnellement.
7.Superficie
La surface est la surface totale exposée d'un objet solide.
Dans les systèmes hydrauliques, on s'intéresse à la surface des composants qui interagissent avec le fluide. La surface d'un composant peut avoir un impact énorme sur le fonctionnement du système !
8.Triangle FPA
Il existe une relation mathématique directe entre la force qu’un système hydraulique peut transmettre, la pression dans le système et la surface des composants entraînés.
Cette relation est souvent représentée par le triangle FPA.
Si nous connaissons la pression et la surface du piston, nous pouvons calculer la force.
Si nous connaissons la force requise et la pression disponible, nous pouvons calculer la surface de piston requise.
Alternativement, si nous connaissons la force et la surface du piston, nous pouvons calculer la pression.
9.Amplification de la force
En utilisant une surface plus petite sur le cylindre de gauche, nous pouvons augmenter la force sur le cylindre de droite.
10.Concepts de connaissances de base
CommeAu fur et à mesure que vous en apprenez davantage sur les systèmes hydrauliques et leur conception, ces concepts continueront d'apparaître. En résumé, l'hydraulique est confrontée à ces concepts de connaissances très basiques.
Mouvement fluide:Écoulement, vitesse, écoulement laminaire, turbulence/turbulence, frottement
Pression:Pression statique, pression dynamique, perte d'étranglement (restrictions)
Superficie: Force, multiplication de force
Principes de base: Principe de Bernoulli, principe de Pascal, triangle FPA.
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