La pression dans un point du réseau est la somme des énergies de pressions dynamiques et statiques. Ces transformations de l 'énergie sont réversible ou irréversible:

la perte de charge est une perte de pression irréversible car la perte de charge est transformée en chaleur ou bruits que l'on ne sait pas re-transformer en pression.

la pression générée par variation altitude ou la hauteur de charge (pression charge hydrostatique) est réversible: si le conduit monte de 1metre et redescend de 1 mètre le bilan est nul:

la pression générée par la variation de vitesse (pression dynamique) est réversible: Si pour un débit donné un cône convergent accéléré le fluide, la pression chute (voir Bernoulli) mais si un autre cône divergent place en aval ralentit le fluide a sa vitesse d'origine, le bilan de pression dynamique est nul:

LE CALCUL DES PERTES DE CHARGES OU PDC

La perte de charge désigne la perte irréversible 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 reulier faible perte de charge

Le coefficient de perte de charge est une valeur sans unité qui permet de calculer la perte de charge d'un conduit (coefficient de perte de charge réguliere) ou d'un élément singulier (coefficient de perte de charge singuliere).

coefficient perte charge reguliereImage extraite du logiciel pro3D

coefficient perte charge singuliereImage extraite du logiciel pro3D

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 pro3D)

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

 

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.

et diverses methode ou abbaques pour determiner les coefficients de pertes de charge singulieres

 

Les pertes de charges sont liées à la vitesse du fluide.  Aux faibles vitesses de fluide, ces pertes sont faibles et aux vitesses élevées les pertes de charges sont élevées.

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

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

voir aussi: Dimensionner un conduit hydraulique ou aéraulique suivant son débit

 

les pertes de charges régulières: 

Les Pertes de Charge régulières (ou systématiques) représentent les pertes d'énergies dues aux frottements du fluide dans une conduite de section constante. elles sont exprimée en hauteurs de fluide (en mètres) et en pascals.

formule perte de charge

DH  est la Perte de charge en mètre colonne fluide

V  est la vitesse moyenne de l'écoulement en mètres seconde

D est le diamètre de l'écoulement en mètres

L est la longueur de l'écoulement en mètres

l est le coefficient de perte de charge régulières (nombre sans unité)

on détermine le cofficient de perte de charge d'après le régime d'écoulement

Les équations utilisée dans le logiciel MECAFLUX pour le calcul des  pertes de charges régulières sont:

 

procédure de calcul avec

Logiciel de calcul de pertes de charge Mecaflux

pertes de charge

Pour déterminer par le calcul ces pertes d'énergies, certaines informations sont obligatoires, ces informations se saisissent dans "la zone de saisie des paramètres"  

    Il ne vous reste plus qu'a appuyer sur calculer. (si un paramètre obligatoire est manquant un message "paramètres insuffisants vous le signalera)

      pendant le calcul:

1.    il peut vous être proposé de choisir entre deux équations les résultats ne s'en ressentent peut mais vous pouvez ainsi comparer des méthodes de calculs différentes.

2.    il peut vous être proposé de choisir entre deux régimes d'écoulement quand vous êtes proche des limites de transition entre écoulement laminaire et turbulent. cette transition est souvent provoquée dans la réalité par des défauts de rugosité.(si vous relancez le calcul en modifiant légèrement la rugosité vous basculerez dans un régime ou un autre)

       Les résultats des calculs s'affichent dans "la zone de résultats" du logiciel

        Le mémo du logiciel vous permet d'additionner les résultats de plusieurs calculs dans le cas de réseaux comportant des zones de paramètres différents (matière de conduits, diamètres,températures)

le mémo permet d'additionner les pertes de charges du réseau

 

Pertes de charge singulières:

 

Les pertes de charges singulières (ou accidentelles) sont des pertes de pression provoquées par le passage du fluide dans des obstacles comme des vannes, raccords, élargissement, sortie de réservoir ... etc. . elle s'expriment en pascals ou en mètres colonnes de fluide (m).

 

Elles sont traitées dans l'onglet pertes de charges singulières suivant les paramètres que vous choisissez.

en savoir plus

 

procédure de calcul avec Mecaflux

interface calcul pertes charge singulieres

Si une zone de texte n'a pas été renseignée correctement un message vous l'indiquera.

Les résultats sont donnés en mètres col de fluide et en pascals.

Ils peuvent êtres chargés dans le l'inventaire des pertes de charge pour étudier l'ensemble des pertes d'un tronçon du reseau.

le mémo permet d'additionner les pertes de charges du réseau

(en savoir plus sur les pertes de charges singulières)

 

charge hydrostatique derive aerodynamique hydrodynamique construire aile foil construire eolienne dimensionner conduits fumée carene dirigeable construire helice propulsion derive aerodynamique hydrodynamique frottement sur une surface de coque trainée resistance au vent trainée resistance au vent construire eolienne trainée resistance au vent conception helice bateaux derive aerodynamique hydrodynamique carene dirigeable frottement sur une surface de coque construire aile foil construire aile foil conception hydrolienne calcul voile frottement sur une surface de coque trainée resistance au vent calcul voile construire aile foil construire eolienne construire helice propulsion aeraulique aspiration air systemes ventilation aeration pertes charges vannes debit et pression conduits pompes et ventilateurs vidange reservoir construire aile foil Logiciels de la suite Mecaflux Forces sur des objets géometriques dans un courant de fluide ramification et boucles réseaux dimensionner conduits fumée calcul systemes réseaux fluides gaz liquides helice a vitesse nulle sustentation resistance aerodynamique vehicules calcul debit rivierre helice de captage turbine Kaplan hydroelectrique charge hydrostatique carene dirigeable construire helice propulsion derive aerodynamique hydrodynamique