Perte de pression
La perte de pression (ou perte majeure) dans un tuyau, tube ou conduit peut être calculée à l’aide de l’équation de Darcy-Weisbach
Δpmajor_loss = λ (l / dh) (ρf v2 / 2) (1)
où
Δpmajor_loss = perte de pression (de friction) majeure dans l’écoulement du fluide (Pa (N/m2), psf (lb/ft2))
λ = coefficient de friction de Darcy-Weisbach
l = longueur du conduit ou de la conduite (m, ft)
v = vitesse du fluide (m/s, ft/s)
dh = diamètre hydraulique (m, ft)
ρf = densité du fluide (kg/m3, slugs/ft3)
Note ! – sachez qu’il existe deux coefficients de friction alternatifs présents dans la littérature. L’un est 1/4 de l’autre et (1) doit être multiplié par quatre pour obtenir le bon résultat. Il est important de le vérifier lors de la sélection des coefficients de friction à partir des diagrammes de Moody. Le calculateur de coefficient de friction de Colebrook correspond à l’équation (1).
L’équation de Darcy-Weisbach est valable pour un écoulement entièrement développé, en régime permanent et incompressible. Le facteur ou coefficient de friction – λ – dépend de l’écoulement, s’il est laminaire, transitoire ou turbulent (le nombre de Reynolds) – et de la rugosité du tube ou du conduit. Le coefficient de friction peut être calculé par l’équation de Colebrooke ou en utilisant le diagramme de Moody.
Exemple – Perte de pression dans un conduit d’air
L’air s’écoule avec une vitesse de 6 m/s dans un conduit de diamètre 315 mm. La densité de l’air est de 1,2 kg/m3. Le coefficient de frottement est estimé à 0,019 et la longueur du conduit est de 1 m. La perte par frottement peut être calculée comme suit
Δpmajor_loss = 0,019 ((1 m) / (0,315 m)) ((1,2 kg/m3) (6 m/s)2 / 2)
= 1,3 Pa
Note ! – en plus de la perte par frottement – il y a presque toujours une perte mineure dans un écoulement.
Calculateur de perte de pression en ligne
Le calculateur ci-dessous, qui est basé sur la formule (1), peut être utilisé pour calculer la perte de pression dans un conduit, un tuyau ou un tube si la vitesse du fluide est connue. Les valeurs par défaut sont pour un débit d’air de 20oC, 1,2 kg/m3 et 6 m/s – les mêmes que dans l’exemple ci-dessus. Le coefficient de friction peut être calculé avec l’équation de Colebrook.
Cette calculatrice est générique et peut être utilisée avec les unités SI et impériales. Il suffit de remplacer les valeurs par celles de l’application réelle.
Coefficient de friction – λ
Longueur du tuyau ou du conduit – l – (m, ft)
Diamètre hydraulique – dh – (m, pouces)
Densité du fluide – ρf – (kg/m3, lb/ft3)
Vitesse du fluide – v – (m/s, ft/min)
Unités SI Unités impériales
Calculateur de charge !
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La calculatrice ci-dessous peut être utilisée si le débit volumique est connu
coefficient de friction – λ
longueur du tuyau ou du conduit – l – (m, ft)
diamètre hydraulique – dh – (m, inches)
densité du fluide – ρf – (kg/m3, lb/ft3)
débit volumique – q – (m3/s, ft3/min)
Unités SI Unités impériales
Calculateur de charge !
Perte de charge
De manière alternative, l’équation de Darcy-Weisbach peut exprimer la perte de charge en colonne d’eau en divisant la perte de pression (1) par le poids spécifique de l’eau
Δhmajor_loss,w = λ (l / dh) (ρf v2 / 2) / γw
= λ (l / dh) (ρf v2 / 2) / ρw g
= λ (l / dh) (ρf / ρw) (v2 / (2 g)). (2)
où
Δhmajor_loss,w = perte de charge majeure (colonne d’eau) dans l’écoulement du fluide (m H2O, ft H2O)
λ = coefficient de friction
l = longueur du tuyau ou du conduit (m, pi)
dh = diamètre hydraulique (m, pi)
v = vitesse du fluide (m/s, pi/s)
γw = ρw g = poids spécifique de l’eau (9807 N/m3, 62.4 lbf/ft3)
ρw = densité de l’eau (1000 kg/m3, 62,425 lb/ft3)
g = accélération de la gravité (9,81 m/s2, 32,174 ft/s2)
Note ! – dans l’équation ci-dessus, la tête est liée à l’eau comme fluide de référence. Un autre fluide de référence peut être utilisé – comme le mercure Hg – en remplaçant la densité de l’eau par la densité du fluide de référence.
Si la densité dans l’écoulement du fluide est la même que la densité dans le fluide de référence – comme typique avec l’écoulement de l’eau – l’éq. (2) peut être simplifiée en
Δhmajor_loss = λ (l / dh) (v2 / (2 g)). (2b)
où
Δhmajor_loss = perte de charge majeure (colonne de fluide en écoulement) (m « fluide », ft « fluide »)
Pour les unités métriques, la perte de charge peut alternativement être modifiée en
Δhmajor_loss,w (mmH2O) = λ (l / dh) (ρf / ρw) (v2 / (2 g)). / 1000 (2c)
où
Δhmajor_loss,w (mmH2O) = perte de charge (mm H2O)
Pour les unités impériales, la perte de charge peut alternativement être modifiée en
Δhmajor_loss,w (inH2O) = 12 λ (l / dh) (ρf / ρw) (v2 / (2 g)). (2d)
où
Δhmajor_loss,w (inH2O) = perte de charge (pouces H2O)
L’équation de Darcy-Weisbach avec le diagramme de Moody sont considérés comme le modèle le plus précis pour estimer la perte de charge frictionnelle dans un écoulement de tuyau stable. Comme l’approche nécessite un processus d’itération par essais et erreurs, un autre calcul empirique de perte de charge moins précis qui ne nécessite pas les solutions par essais et erreurs comme l’équation de Hazen-Williams, peut être préféré.
Calculateur de perte de charge en ligne
Le calculateur ci-dessous, qui est basé sur l’éq. (2), peut être utilisé pour calculer la perte de charge dans un conduit, une conduite ou un tube. Les valeurs par défaut utilisées dans le calculateur sont pour un débit d’air de 20oC, 1,2 kg/m3 et 6 m/s. La densité par défaut de l’eau communément utilisée comme fluide de référence est de 1000 kg/m3. Le coefficient de friction est calculé avec l’équation de Colebrook.
La calculatrice est générique et peut être utilisée pour les unités SI et impériales. Il suffit de remplacer les valeurs par celles de l’application réelle.
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