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Comment calculer la perte de charge d'un conduit rectiligne rond ou rectangulaire ?
La perte de charge d'un conduit droit se calcule par la formule de Darcy-Weisbach, ΔP = λ × (L / Dh) × ρ V² / 2. Pour un conduit rond, Dh est le diamètre intérieur ; pour un conduit rectangulaire ou oblong, on utilise le diamètre hydraulique Dh = 4 S / P, mais la vitesse V se calcule toujours avec la section réelle S. Le coefficient λ vient de la formule de Colebrook, d'après le nombre de Reynolds et la rugosité. Exemple : 6 L/s d'eau à 20 °C dans 11,5 m de tube plastique de 40 mm circulent à 4,8 m/s (Re = 190 000, λ = 0,016) et perdent 52 600 Pa, soit 5,4 m ; dans une gaine de 140 × 80 mm (Dh = 102 mm), le même débit à 0,54 m/s ne perd que 190 Pa sur 6,5 m.
Formules d'un conduit rectiligne
- ΔP : perte de charge, en Pa ; λ : coefficient de perte de charge régulière, sans unité
- L : longueur du conduit, en m ; Dh : diamètre hydraulique, en m (diamètre intérieur pour un tube rond)
- S : section de passage, en m² ; P : périmètre mouillé, en m ; a, b : côtés du rectangle
- V : vitesse moyenne, en m/s, avec la section réelle ; Q : débit, en m³/s ; ρ : masse volumique, en kg/m³
Exemple : trois tronçons droits
| Tronçon | Dh (mm) | Vitesse (m/s) | Reynolds | λ | Perte (Pa) |
|---|---|---|---|---|---|
| Rond Ø 40 mm, 11,5 m | 40 | 4,77 | 190 000 | 0,016 | 52 600 |
| Rond Ø 80 mm, 2 m | 80 | 1,19 | 95 000 | 0,018 | 325 |
| Rectangulaire 140 × 80 mm, 6,5 m | 102 | 0,54 | 54 000 | 0,021 | 188 |
Explications détaillées et calcul dans Mecaflux
pertes de charges dans les conduites avec mecaflux standard
Voir aussi: calculer le debit dans un réseau de conduits aeraulique , hydraulique (avec logiciel calcul mecaflux Pro 3D)
Si les conduits ne sont pas de section circulaire, (oblong ou rectangulaire type aération ou aéraulique) le diamètre utilisé sera le diamètre équivalent ou le diamètre hydraulique
Exemple de calcul de pertes de charge dans les conduites d'un reseau:afficher le schéma dans une fenetre
Pour ce schéma le réseau de fluide est calculable en 3 parties rectilignes :
- 1 : une partie cumulant 11,5 mètres de section circulaire de diamètre 40 mm
- 2 : une partie de 2 mètres en section circulaire de diamètre 80 mm
- 3 : une partie de 6,5 mètres en section oblongue de largeur 140 mm et hauteur 80 mm
procédure détaillée partie rectiligne 1:
Sélectionnez l'onglet pertes de charges régulières et entrez:
1 - le diamètre :40 mm
2 - le débit : 0.006 m3/sec
3 - la longueur :11,5 mètres
4 - la matière :plastique(la rugosité proposée peut être modifiée)
5 - la masse volumique(réglage par défaut rien à changer) eau :1000Kg/m3
6 - le fluide et sa température: (réglage par défaut rien à changer) eau à 20°C (ceci vous donne la viscosité, vous pouvez la modifier.)
7 - la gravité (si vous êtes sur terre et relativement arrêté le réglage par défaut, 9.81m/s², doit convenir.)
- Cliquez sur calculer , la fiche de résultats apparaît:
-Enregistrez vos résultats dans un fichier en cliquant sur enregistrer dans la barre d'outil (il vous est proposé d'ajouter votre fiche à un fichier déjà existant, cliquez non et créez un fichier exemple1) il est conseillé d'enregistrer tous vos résultats d'un même réseau dans le même fichier.
-Refermez la fenêtre "fiche de résultats", les résultats sont affichés dans l'inventaire pertes de charges régulières.
afficher le schéma dans une fenetre
- Dans l'inventaire vous pouvez additionner les résultats successifs que vous allez maintenant calculer:
- Pour les parties rectilignes 2 et 3 procédez comme la partie 1 (le changement de données efface les résultats précédents)
(pour la partie 3 cliquez sur "section non circulaire" et entrez la hauteur et la largeur du conduit pour obtenir le diamètre équivalent de la section oblongue)
les résultats des calculs se trouverons dans l'inventaire
passons maintenant aux pertes de charges singulières provoquées par les accidents du parcours
suite: pertes dans la vanne et coudes
Questions fréquentes
Diamètre hydraulique ou diamètre équivalent : lequel utiliser ?
Le diamètre hydraulique 4S/P s'emploie dans Darcy-Weisbach avec la vitesse de la section réelle. Le diamètre équivalent (formule de Huebscher, 115 mm pour 140 × 80 mm) désigne le tube rond qui aurait la même perte de charge au même débit : utile pour choisir une gaine, pas pour remplacer la section dans le calcul de vitesse.
Quelle rugosité prendre pour un tube plastique ?
Environ 0,0015 mm pour un PVC ou un PEHD neuf, contre 0,05 mm pour un acier neuf et plusieurs dixièmes de millimètre pour une fonte ancienne ; les valeurs usuelles sont sur la page rugosité des conduits.
Pourquoi la perte est-elle si forte dans le tube de 40 mm ?
Parce que la vitesse y est élevée : 4,8 m/s, quatre fois plus que dans le tube de 80 mm. La perte suit à peu près le carré de la vitesse et l'inverse du diamètre, d'où 160 fois plus de perte par mètre.
Comment calculer les tronçons de mon réseau ?
L'onglet pertes de charge régulières de Mecaflux Standard calcule chaque tronçon, rond ou rectangulaire, enregistre sa fiche et l'ajoute à l'inventaire des pertes du réseau. Pour un cas précis, Mecaflux propose aussi l'étude de votre projet ou une formation sur le logiciel.