Pertes de charges

Pertes de charges

Charge (hydraulique)

Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir charge.

En hydraulique, la charge est la constante qui constitue le membre de droite de l'équation de Bernoulli.

 \frac{v^2}{2} + gz + \frac{p}{\rho} = constante

On l'exprime typiquement :

  • sous la forme d'une pression : constante × ρ
  • sous la forme d'une hauteur de la colonne d'eau : constante / g

où ρ est la masse volumique du fluide, g l'accélération de la gravité, z la hauteur à laquelle se trouve le fluide, p la pression statique et v la vitesse du fluide.

Sommaire

Définition

Lorsque l'on est en présence de frottements, le théorème de Bernoulli ne s'applique plus et la charge n'est plus constante. On parle alors de perte de charge.

On utilise dans ce cas le théorème de Bernoulli généralisé, qui s'écrit :

 \frac{v^2_1}{2 g} + z_1 + \frac{p_1}{\rho g} =  \frac{v^2_2}{2 g} + z_2 + \frac{p_2}{\rho g} + \Delta h

où le terme Δh représente la perte de charge en mètres entre le point 1 (en amont) et 2 (en aval de l'écoulement). Cette perte de charge peut s'exprimer comme étant la différence de hauteur entre la hauteur géométrique entre les points 1 et 2 et la hauteur utile qui va déterminer l'énergie réelle à fournir pour passer de 1 à 2.

Ce terme sera positif dans le cas d'un écoulement dans une conduite, mais pourra être négatif si les deux points considérés sont de part et d'autre d'une turbomachine génératrice (pompe, ventilateur, turbine génératrice…)

Cas d'un fluide incompressible dans une canalisation fixe

Dans le cas d'un fluide incompressible, ρ est une constante, et le débit est une constante. Si la section du tuyau est constante, alors, la vitesse est également constante. L'altitude z étant imposée par l'installation de la canalisation, on voit que la perte de charge se traduit par une diminution de pression.

Les deux types de pertes de charges

Les pertes de charges linéaires

Ces pertes sont proportionnelles à la longueur de tuyau à parcourir. On les calcule de la manière suivante : \Delta h = \lambda \frac{L.c^{2}}{2.g.D_{h}} avec :

λ le coefficient de perte de charge régulière c la vitesse du fluide dans le tuyau (m/s) L la longueur du tuyau (m) Dh est le diamètre hydraulique défini par  D_{h} = \frac{4S}{P_{m}}

S est la section du tuyau et Pm le périmètre mouillé


Le coefficient de pertes de charge linéaires dépend du type d'écoulement et donc du Nombre de Reynolds.

Pour un écoulement laminaire, Re < 2000 (Dans une canalisation), on utilise la corrélation de Poiseuille :  \lambda = \frac{64}{Re} .

Pour un écoulement turbulent, Re > 2000 (Dans une canalisation), on utilise la corrélation de Colebrook-White :  \frac{1}{\sqrt{\lambda}} = -2log(\frac{2,51}{Re \sqrt{\lambda}}+0,27\frac{\epsilon}{D})

Avec ε la rugosité de la canalisation (quelques micromètres en général).

Les pertes de charge linéaires sont souvent estimées par des formules de type monôme. En régime turbulent (le plus fréquent avec l'eau), elles sont proportionnelles à la longueur du tuyau L, au carré du débit Q, et inversement proportionnelles à la puissance cinquième du diamètre D.

Les coefficients de puissance peuvent varier selon les matériaux des canalisations.

Une formule fréquemment utilisée: (Lechapt et Calmon) en U.S.I.

Δh = 1,1.10 − 3Q1.89D − 5.01L

NB : les coefficients varient en fonction de la rugosité k de la conduite.

Les pertes de charges singulières

Les pertes de charge singulières sont essentiellement dues aux accidents de canalisation, c'est-à-dire toute modification d'un trajet rectiligne. On peut y compter les coudes, les vannes ou robinets, les appareils de mesure, etc ... La perte de charge singulière d'un accident peut se déterminer par calcul ou à l'aide de tables (abaques) où une construction graphique à partir de grandeurs simples donnera un résultat.

Pour le cumul des pertes de charge regulieres et singulieres, des logiciels comme "mecaflux" reunissent les équations des perte régulieres et ces abbaques avec les données fluides et rugosite pour rapidement trouver et totaliser les pertes de charge de réseaux.

Les pertes de charge s'additionnent en fonction du nombre de ces accidents

Voir aussi

Ce document provient de « Charge (hydraulique) ».

Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Pertes de charges de Wikipédia en français (auteurs)

Игры ⚽ Поможем написать курсовую

Regardez d'autres dictionnaires:

  • Pertes de livres pendant l'Antiquité tardive — Traduction à relire Bücherverlust …   Wikipédia en Français

  • Charge (Hydraulique) — Pour les articles homonymes, voir charge. En hydraulique, la charge est la constante qui constitue le membre de droite de l équation de Bernoulli. On l exprime typiquement : sous la forme d une pression : constante × ρ sous la forme d… …   Wikipédia en Français

  • Perte de charge — En hydraulique, la perte de charge correspond à l énergie dissipée par le frottement du liquide. Cette énergie doit être compensée afin de permettre au liquide de se déplacer. On l exprime couramment sous la forme d une pression (on l appelle… …   Wikipédia en Français

  • HYDRAULIQUE — L’hydraulique est une des activités les plus anciennes de la civilisation humaine, puisqu’elle commande toutes les utilisations de l’eau. Dès l’Antiquité, on retrouve les traces d’ouvrages hydrauliques (canaux d’assainissement de la vallée du Nil …   Encyclopédie Universelle

  • Fluide de Bingham — La mayonnaise est un fluide de Bingham. Les plis et crêtes à la surface montrent que sous de faibles contraintes de cisaillement, les fluides de Bingham sont des quasi solides. Le fluide de Bingham est un modèle théorique de milieu viscoplastique …   Wikipédia en Français

  • Provision — Une provision est l assemblage de choses nécessaires à la subsistance, à l entretien, à la protection d une personne ou d une collectivité et, par extension, l assemblage de choses utiles à la vie courante. Les provisions de bouche sont celles… …   Wikipédia en Français

  • PÉTROLE - L’exploitation des gisements — S’il incombe aux équipes de prospection de trouver des gisements, le rôle de celles qui sont chargées de la production est d’en tirer le meilleur parti. Essentiellement empirique d’abord, l’extraction des hydrocarbures, pétrole et gaz naturel,… …   Encyclopédie Universelle

  • Filtres et filtration en milieu industriel — présente les généralités sur l’assainissement particulaire de l’air ambiant en milieu industriel. C est une présentation détaillée des aspects industriels de la filtration[1]. Sommaire 1 Introduction 2 Émission des particules …   Wikipédia en Français

  • Injection (moteur) — Pour les articles homonymes, voir Injection. Photo d un injecteur L injection est un dispositif d alimentation des moteurs à combustion, permettant d acheminer le carburant dans la ch …   Wikipédia en Français

  • Injection Directe — Injection (moteur) Pour les articles homonymes, voir Injection. Photo d un injecteur L injection (moteur) est un dispositif d alimentation des …   Wikipédia en Français

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”