Sommaire de la page
Comment calculer le diamètre équivalent ou hydraulique d'un conduit rectangulaire ?
Pour appliquer à une gaine rectangulaire a × b les formules établies pour les conduits circulaires, on lui attribue un diamètre fictif. Le diamètre hydraulique Dh = 4 S / P = 2 a b / (a + b) sert quand la vitesse est imposée : il donne le nombre de Reynolds et le frottement. Le diamètre équivalent De = 1,30 (a b)0,625 / (a + b)0,25 (formule de Huebscher) sert quand le débit est imposé : c'est le diamètre du conduit rond qui, au même débit, a la même perte de charge linéique. Le diamètre iso-cinétique √(4 a b / π) est celui du conduit rond de même section, donc de même vitesse au même débit. Exemple pour une gaine de 200 × 100 mm : Dh = 133 mm, De = 152 mm, Diso = 160 mm.
Formules des diamètres hydraulique, équivalent et iso-cinétique
- a, b : côtés intérieurs du conduit rectangulaire, en mm (ou en m, les trois formules sont homogènes)
- S = a × b : section de passage ; P = 2 (a + b) : périmètre mouillé
- Dh : diamètre hydraulique, à utiliser quand la vitesse est connue (Reynolds, rugosité relative, frottement)
- De : diamètre équivalent de même débit et même perte de charge linéique (Huebscher, repris par l'ASHRAE), à utiliser quand le débit est connu
- Diso : diamètre de même section, donc de même vitesse moyenne au même débit
Diamètres hydraulique, équivalent et iso-cinétique de gaines rectangulaires courantes
| Gaine a × b | Section | Diamètre hydraulique Dh | Diamètre équivalent De | Diamètre iso-cinétique Diso |
|---|---|---|---|---|
| 100 × 100 | 100 cm² | 100 mm | 109 mm | 113 mm |
| 200 × 100 | 200 cm² | 133 mm | 152 mm | 160 mm |
| 300 × 150 | 450 cm² | 200 mm | 229 mm | 239 mm |
| 300 × 300 | 900 cm² | 300 mm | 328 mm | 339 mm |
| 400 × 200 | 800 cm² | 267 mm | 305 mm | 319 mm |
| 500 × 250 | 1 250 cm² | 333 mm | 381 mm | 399 mm |
| 600 × 300 | 1 800 cm² | 400 mm | 457 mm | 479 mm |
| 800 × 400 | 3 200 cm² | 533 mm | 609 mm | 638 mm |
Explications détaillées et calcul dans Mecaflux
Les dimensions des tuyaux ou tubes d'un réseau hydraulique ou aérauliques sont généralement calculées en fonction du débit souhaité du fluide à transporter. Les diamètres des conduits sont en général la dimension recherchée. Pour les conduits non circulaires, de section rectangulaires ou oblongues, on utilise des notions de diamètres équivalents, diamètres iso cinétiques ou diamètres hydrauliques. Ceci permet de calculer les pertes de charges, débits, ou vitesses de fluides des conduits non circulaires comme si ils étaient circulaires.
La section de la conduite peut être circulaire, oblongue ou rectangulaire,
pour cela une fenêtre de conversion de diamètre équivalent est intégré au paramétrage du conduit. les notions de diamètres iso cinétique et diamètre hydraulique son évoquées .
Conversion des diamètres équivalents hydrauliques et iso cinétique dans le logiciel mecaflux
Pour calculer la perte de charge linéaire d'un conduit de section rectangulaire ou oblongue:
- Lorsque le cahier des charges nous impose la vitesse: on utilise le DH(diamètre hydraulique). Ex:Un fluide circule à 2 m/sec dans un conduit rectangulaire de 200 x 100, la perte de charge sera calculée comme pour une conduite de diamètre 133 en sélectionnant dans l' onglet pertes charges régulière, "je préfère entrer la vitesse", et en entrant la vitesse de 2 m/sec .
- Lorsque le cahier des charges nous impose le débit: on utilise le De(diamètre équivalent). Ex:Un fluide circule à 2 m3h dans un conduit rectangulaire de 200 x 100, la perte de charge sera calculée comme pour une conduite de diamètre 152 en sélectionnant et en entrant le débit de 2 m3h dans l' onglet pertes charges régulière.
Le diamètre isocinetique est plutôt informatif lorsque l'on évalue la conduite , Ex: on sait que notre conduite doit véhiculer le même débit a la même vitesse que dans une conduite de 160 mm de diamètre, on appliquera les dimensions 200 X 100 pour conserver ce fonctionnement.
Dimensionner des conduits de fluides(aéraulique hydraulique)
Questions fréquentes
Quand utiliser le diamètre hydraulique plutôt que le diamètre équivalent ?
Le diamètre hydraulique quand la vitesse est la donnée : on l'entre avec la vitesse réelle dans la formule de perte de charge (Reynolds et rugosité relative calculés sur Dh). Le diamètre équivalent quand le débit est la donnée : on l'entre avec le débit réel et le calcul rond donne directement la bonne perte de charge linéique. Utiliser Dh avec le débit sous-estimerait la perte de charge d'environ 25 % sur une gaine 200 × 100.
Quel diamètre équivalent pour un conduit oblong (ovale aplati) ?
Pour un oblong de grand axe a et de petit axe b, la section vaut S = π b²/4 + b (a − b) et le périmètre P = π b + 2 (a − b). Le diamètre hydraulique est 4 S / P et le diamètre équivalent De = 1,55 S0,625 / P0,25 (S en mm², P en mm). Pour un oblong de 300 × 150 : S = 40 170 mm², P = 771 mm, Dh = 208 mm, De = 222 mm.
Pourquoi un conduit rectangulaire a-t-il plus de pertes de charge qu'un conduit rond ?
À section égale, le rectangle a plus de périmètre, donc plus de paroi en frottement, et les angles abritent des zones mortes. Une gaine 200 × 100 (200 cm²) a le même débit et la même vitesse qu'un rond de 160 mm, mais se comporte comme un rond de 152 mm : sa perte de charge linéique est environ 30 % plus forte. On limite le rapport a/b à 4 au plus, et on préfère le rond chaque fois que l'encombrement le permet.
Comment calculer les pertes de charge des gaines rectangulaires de mon réseau ?
Dans Mecaflux Standard, la fenêtre de conversion de diamètre équivalent est intégrée au paramétrage de chaque conduit : vous indiquez une section circulaire, rectangulaire ou oblongue et le logiciel calcule Dh, De et Diso, puis applique le bon diamètre selon que vous entrez la vitesse ou le débit dans l'onglet pertes de charge régulières ; l'inventaire additionne ensuite tous les tronçons et accessoires. Pour un réseau de ventilation ou de désenfumage à dimensionner, Mecaflux réalise l'étude de votre projet, ou vous propose une formation sur le logiciel appliquée à votre propre installation.