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Quelle est la viscosité de l'eau, de l'air et des fluides courants ?
La viscosité mesure la résistance d'un fluide à l'écoulement. La viscosité dynamique μ s'exprime en Pa·s ou en mPa·s (1 mPa·s = 1 centipoise) ; la viscosité cinématique ν = μ/ρ s'exprime en m²/s ou en mm²/s (1 mm²/s = 1 centistokes) et c'est elle qui entre dans le nombre de Reynolds. L'eau à 20 °C a une viscosité de 1,0 mPa·s et de 1,0 mm²/s ; l'air n'a que 0,018 mPa·s mais, étant 830 fois moins dense, sa viscosité cinématique vaut 15 mm²/s. La viscosité des liquides baisse fortement quand la température monte (celle de l'eau est divisée par deux entre 20 et 60 °C, celle d'une huile par dix), celle des gaz augmente légèrement.
Formules de la viscosité
- μ : viscosité dynamique, en Pa·s ; 1 mPa·s = 10⁻³ Pa·s = 1 cP (centipoise)
- ν : viscosité cinématique, en m²/s ; 1 mm²/s = 10⁻⁶ m²/s = 1 cSt (centistokes)
- ρ : masse volumique, en kg/m³
- Re : nombre de Reynolds, sans unité ; V vitesse en m/s, D diamètre en m ; il fixe le régime d'écoulement et le coefficient de perte de charge
Table de viscosité et de masse volumique des fluides courants
| Fluide | Température | Masse volumique ρ (kg/m³) | Viscosité dynamique μ (mPa·s) | Viscosité cinématique ν (mm²/s) |
|---|---|---|---|---|
| Eau | 20 °C | 998 | 1,00 | 1,00 |
| Eau | 60 °C | 983 | 0,47 | 0,47 |
| Eau de mer | 20 °C | 1 025 | 1,08 | 1,05 |
| Éthanol | 20 °C | 789 | 1,20 | 1,52 |
| Gazole | 20 °C | 840 | ≈ 3,5 | ≈ 4,2 |
| Huile hydraulique ISO VG 46 | 40 °C | 870 | 40 | 46 |
| Huile moteur SAE 30 | 20 °C | 880 | ≈ 300 | ≈ 340 |
| Glycérine | 20 °C | 1 260 | 1 410 | 1 120 |
| Mercure | 20 °C | 13 546 | 1,55 | 0,115 |
| Air | 20 °C | 1,204 | 0,0181 | 15,1 |
| Air | 100 °C | 0,946 | 0,0219 | 23,2 |
| Vapeur d'eau | 100 °C | 0,598 | 0,0123 | 20,6 |
| Dioxyde de carbone CO₂ | 20 °C | 1,842 | 0,0147 | 8,0 |
| Méthane | 20 °C | 0,668 | 0,0110 | 16,5 |
| Hydrogène | 20 °C | 0,084 | 0,0088 | 105 |
Explications détaillées et calcul dans Mecaflux
Pour faciliter la saisie des données des fluides utilisés dans le calcul des pertes de charges avec les logiciels de la Suite Mecaflux,
La base de données de viscosités de fluides, gaz ou liquides, intégrée à Mecaflux comporte environ 100 liquides et 35 gaz dont la viscosité dynamique est donnée en fonction de la température.
L'éditeur de fluides vous permet de paramétrer/enregistrer une viscosité pour un gaz ou un liquide de votre choix en fonction de sa température. Le nouveau fluide peut etre enregistré dans la base de données viscosité des fluides de votre logiciel.
En sélectionnant la température du fluide de votre choix, vous actualisez la viscosité dynamique , la viscosité cinématique, la température et la masse volumique de votre fluide dans le calcul de pertes de charges régulières et singulières.
L'éditeur de viscosité fluides:
Lorsque le fluide sélectionné est un gaz , il vous est proposé d'entrer la pression d'utilisation pour que la masse volumique du fluide soit recalculée.
Une précaution particuliere lors du calcul des pertes de charges des fluides compressibles est à respecter:
Le calcul des pertes de charge est toujours basé sur un debit volumique de fluide , si vos données de cahier des charges sont en normaux m3 ou en debit massique, vous devez convertir le debit en m3/heure . Un convertisseur a été prevu dans le logiciel: convertisseur normaux metres cube.
Questions fréquentes
Quelle différence entre viscosité dynamique et viscosité cinématique ?
La viscosité dynamique μ est la contrainte de cisaillement nécessaire pour faire glisser les couches de fluide les unes sur les autres ; elle s'exprime en Pa·s. La viscosité cinématique ν est le rapport μ/ρ, en m²/s : elle compare la viscosité à l'inertie du fluide. Pour l'eau les deux valent 1 (mPa·s et mm²/s) ; pour l'air la viscosité dynamique est 55 fois plus faible que celle de l'eau mais la viscosité cinématique est 15 fois plus grande.
Comment la viscosité varie-t-elle avec la température ?
Celle des liquides décroît vite : l'eau passe de 1,79 mPa·s à 0 °C à 1,00 à 20 °C, 0,47 à 60 °C et 0,28 à 100 °C ; une huile ISO VG 46 passe de 46 mm²/s à 40 °C à environ 7 mm²/s à 100 °C. Celle des gaz croît lentement : l'air gagne environ 20 % entre 20 et 100 °C. Un calcul de pertes de charge doit donc toujours être fait à la température réelle du fluide.
Pourquoi la viscosité intervient-elle dans les pertes de charge ?
Parce qu'elle fixe le nombre de Reynolds, donc le régime et le coefficient de perte de charge. En laminaire (Re < 2 000) la perte de charge est directement proportionnelle à la viscosité : une huile deux fois plus visqueuse perd deux fois plus de pression. En turbulent l'influence est plus faible mais reste présente dans l'équation de Colebrook par le terme 2,51/(Re √λ).
Comment obtenir les propriétés de mon fluide pour mon calcul ?
L'éditeur de fluides de Mecaflux Standard contient environ 100 liquides et 35 gaz : vous choisissez le fluide et sa température (et sa pression pour un gaz) et la viscosité dynamique, la viscosité cinématique et la masse volumique sont actualisées dans tous les calculs de pertes de charge ; vous pouvez enregistrer votre propre fluide à partir de sa fiche technique. Pour un fluide particulier (huile chaude, saumure, boue, produit chimique), Mecaflux réalise l'étude de votre projet avec les bonnes propriétés, ou vous propose une formation sur le logiciel appliquée à votre propre installation.