Calcul pertes de charge

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Définition pertes de charge eau air hydraulique aeraulique:

Les pertes de charge dans les conduits et reseaux aeraulique ou hydrauliques (air gaz eau) désigne les pertes irréversibles d'énergie de pression, que subit un liquide ou un gaz lors de son passage dans un conduit, un tuyau ou un autre élément de réseau de fluide.

Cette perte d’énergie, liée à la vitesse du fluide (faible vitesse=faible perte de charge), est causée par la transformation en chaleur, des frottements internes provoqués par:

  • la viscosité du fluide (un fluide parfait sans viscosité ne génère pas de perte de charge),
  • la rugosité des parois,
  • les variations de vitesses
  • et les variations de direction du fluide.

L'unité de la perte de charge est une pression (pascals,bars...) ou une hauteur de colonne d'eau qui produirait une charge hydrostatique (pression hydrostatique) équivalente. Le terme "perte de charge" signifie donc "perte de charge hydrostatique". D' apres cette définition nous pouvons déjà dire que les pertes de charges dans les réseaux sont importantes si:

  • La vitesse du fluide est élevée et que la rugosité est importante
  • La variation de vitesse liée au changement de section est importante et brusque
  • le changement de direction est important et brusque

perte de charge vitesseperte de charge elargissement brusque conduit perte de charge coude brusque conduit

Ces pertes d'énergie seront donc minimum si:
  • la vitesse est faible et les surfaces sont lisses
  • la variation de vitesse liée au changement de section est faible et progressive
  • le changement de direction est faible et progressif

faible vitesse et faible perte de chargecone faible variation vitesse faible perte de chargevariation de direction reguliere faible perte de charge

  • On distingue 2 Types de pertes de charges:
  1. pertes charges regulieresLes pertes de charge regulieres , qui representent les pertes de charge par frottements dans les conduites. Elles sont provoquées par la viscosité du fluide. Elles sont fonction du degrés de turbulence (decrit par le nombre de reynolds).
  2. pertes de charge singulieresLes pertes de charge singulieres, sont le resultat des variations de vitesses et des changements de directions du fluide provoqués par les formes et obstacles que rencontre le fluide en traversant un objet: Cones, coudes, grilles, racordements, jonctions...

En réalité ces 2 types de pertes de charges ne sont pas toujours séparés, ainsi dans un coude arrondis il y a une part de perte de charge singuliere due au changement de direction et une part de perte de charge réguliere due aux frottements sur la longueur de conduite formée par le coude. Une addition des 2 pertes de charges peut etre necéssaire si les surfaces de frottements sont importantes (un serpentin constitué de coudes par exemple) mais en general, les pertes de charge regulieres sont negligées pour les éléments singuliers.

Le coefficient de perte de charge:

Le coefficient de perte de charge est une valeur sans unité qui permet de calculer la perte de charge en fonction de la pression dynamique du fluide.

  • pression dynamique coefficient perte chargePression dynamique= 0.5 x masse volumique(kg/m3) x Vitesse²(m/sec)

Comme il existe 2 type de pertes de charges, Il existe 2 types de coefficients de pertes de charge:

  1. pertes charges singulierescoefficient de perte de charge réguliere
  2. pertes de charge singulierescoefficient de perte de charge singuliere.

coefficient perte charge reguliere

Il existe diverses formules pour déteminer le coefficient de pertes de charge regulieres, le choix de la formule depend du regime d'écoulement que l'on evalue avec le nombre de Reynolds.

coefficient perte charge singuliere

definition coefficients perte de charge reguliere et singuliere

Une description de la methode de calcul du coefficient de perte de charge en fonction d'un relevé de perte de charge (Image extraite du logiciel mecaflux pro3D)

methode de mesure et calcul de coeeficient de perte de charge singuliere

Pour en savoir plus sur les pertes de charge et le coefficients de pertes de charge:

Le calcul des pertes de charge régulières. (ou systématiques)

Le calcul de perte de charge singulière. (ou accidentelles)

Determiner le coefficient de pertes de charge singulieres avec mecaflux pro 3D

Déterminer le coefficient de perte de charge singuliere avec mecaflux standard