Sommaire de la page
- Comment calculer les pertes de charge régulières d'une…
- Formules des pertes de charge régulières
- Pertes de charge de 10 m³/h d'eau dans 100 m de tube…
- Influence de la rugosité : 10 m³/h d'eau dans 100 m de DN 50
- Calculateur de pertes de charge régulières en ligne
- Explications détaillées et calcul dans Mecaflux
- ΔH=Λ.(L/D).(V²/2.g)
- Questions fréquentes
Comment calculer les pertes de charge régulières d'une conduite ?
Les pertes de charge régulières (ou linéaires) sont l'énergie que le fluide perd par frottement le long d'une conduite droite de section constante. Elles se calculent par la formule de Darcy-Weisbach, ΔH = λ × (L / D) × V² / (2 g), en mètres de colonne du fluide, ou ΔP = ρ g ΔH en pascals. Le coefficient de perte de charge λ vaut 64/Re en régime laminaire et se calcule par l'équation de Colebrook en régime turbulent, à partir du nombre de Reynolds et de la rugosité relative ε/D. Exemple : 10 m³/h d'eau à 20 °C dans 100 m de tube acier DN 50 (53,1 mm intérieur, ε = 0,045 mm) : V = 1,25 m/s, Re = 66 400, λ = 0,0227, ΔH = 3,43 m, soit 33,6 kPa (0,34 bar). Le calculateur ci-dessous fait ce calcul pour l'eau, l'air, les huiles ou tout fluide dont vous saisissez les propriétés, avec la rugosité de la matière choisie, et trace la courbe de réseau du tronçon.
Formules des pertes de charge régulières
- ΔH : perte de charge, en m de colonne du fluide ; ΔP : la même en Pa (eau : 1 m = 9,8 kPa) ; la perte linéique j = ΔH/L s'exprime en mm/m ou en Pa/m
- λ : coefficient de perte de charge, sans unité (0,015 à 0,06 en pratique) ; L : longueur de la conduite, en m ; D : diamètre intérieur, en m (diamètre hydraulique pour une section non circulaire)
- V : vitesse moyenne, en m/s, V = 4 Q / (π D²) ; g = 9,81 m/s²
- Re : nombre de Reynolds, ν viscosité cinématique en m²/s (eau à 20 °C : 1,0 × 10⁻⁶ ; air : 15,1 × 10⁻⁶)
- ε : rugosité absolue de la paroi, en m (PVC 0,007 mm, acier neuf 0,045 mm, acier galvanisé 0,15 mm, fonte 0,26 mm, conduite incrustée 1 mm et plus) ; l'équation de Colebrook se résout par itérations
Pertes de charge de 10 m³/h d'eau dans 100 m de tube acier selon le diamètre
| Tube | Diamètre intérieur | Vitesse V | Reynolds Re | λ | ΔH pour 100 m | ΔP pour 100 m |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DN 25 | 27,3 mm | 4,75 m/s | 129 000 | 0,0238 | 99,9 m | 979 kPa |
| DN 32 | 36,0 mm | 2,73 m/s | 97 900 | 0,0230 | 24,3 m | 238 kPa |
| DN 40 | 41,9 mm | 2,01 m/s | 84 100 | 0,0228 | 11,2 m | 110 kPa |
| DN 50 | 53,1 mm | 1,25 m/s | 66 400 | 0,0227 | 3,43 m | 33,6 kPa |
| DN 65 | 68,9 mm | 0,75 m/s | 51 200 | 0,0229 | 0,94 m | 9,2 kPa |
| DN 80 | 80,9 mm | 0,54 m/s | 43 600 | 0,0233 | 0,43 m | 4,2 kPa |
| DN 100 | 105,3 mm | 0,32 m/s | 33 500 | 0,0241 | 0,12 m | 1,2 kPa |
Influence de la rugosité : 10 m³/h d'eau dans 100 m de DN 50
| Matière de la conduite | Rugosité ε | ε/D | λ | ΔH pour 100 m |
|---|---|---|---|---|
| PVC, PE, PEHD | 0,007 mm | 0,00013 | 0,0202 | 3,05 m |
| Acier inoxydable | 0,015 mm | 0,00028 | 0,0208 | 3,14 m |
| Acier neuf | 0,045 mm | 0,00085 | 0,0227 | 3,43 m |
| Acier galvanisé | 0,15 mm | 0,0028 | 0,0277 | 4,18 m |
| Fonte neuve | 0,26 mm | 0,0049 | 0,0316 | 4,77 m |
| Acier rouillé | 0,5 mm | 0,0094 | 0,0381 | 5,75 m |
| Fonte ancienne incrustée | 1,5 mm | 0,028 | 0,0562 | 8,49 m |
Explications détaillées et calcul dans Mecaflux
Les pertes de charges régulières (ou systématiques) représentent les pertes d'énergies dues aux frottements du fluide dans une conduite de section constante. elles sont exprimées en hauteurs de fluide (en mètres) et en pascals.
Définition et formules pertes de charge régulières:
ΔH est la perte de charge en mètre colonne fluide
Λ est le coefficient de pertes de charge régulières
ΔH=Λ.(L/D).(V²/2.g)
V est la vitesse moyenne de l'écoulement
D est le diamètre de l'écoulement
L est la longueur de l'écoulement
voir aussi: Dimensionner un conduit hydraulique ou aéraulique suivant son débit
Voici un exemple de procédure de calcul de pertes de charge régulière avec le logiciel MECAFLUX:
Le logiciel calcul la perte de charge régulière, mais certaines informations sont obligatoires, elles se saisissent dans "la zone de saisie des paramètres"
- le diamètre de la conduite (ou diamètre équivalent si la section n'est pas ronde) en mm
- le débit dans l'unité choisie
- la longueur de la conduite en mètres
- dans le tableau de viscosité vous devez sélectionner un fluide et une température ou une viscosité dynamique si vous la connaissez
- choisissez une matière de conduite
Il ne vous reste plus qu'a appuyer sur calculer pour voir quelles sont ces pertes de charges régulières. (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 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"
- Les pertes de charges régulières exprimées en hauteurs de fluide (en mètres) et en pascals.
- la section du conduit en m²
- la vitesse moyenne du fluide en ms
- la vitesse maxi du fluide en ms
- le cœfficient de pertes de charges régulières (coefficient sans unité k )
- le type d'écoulement
- l'équation utilisée
- le nombre de Reynolds
Le mémo vous permet d'additionner la perte de charges régulière de plusieurs calculs dans le cas de réseaux comportant des zones de conduits possédant des paramètres différents (matière de conduits,diamètres,températures)
voir aussi: Dimensionner un conduit hydraulique ou aéraulique suivant son débit
Questions fréquentes
Quelle différence entre pertes de charge régulières et singulières ?
Les pertes régulières sont dues au frottement le long des conduites droites et sont proportionnelles à leur longueur. Les pertes singulières sont dues aux accidents du réseau (coudes, vannes, tés, changements de section, entrées et sorties) et se calculent par ΔH = ζ V²/(2g), avec un coefficient ζ propre à chaque accessoire (0,2 à 0,3 pour un coude, 0,5 pour une entrée brusque, 2 à 10 pour une vanne partiellement ouverte). La perte de charge totale du réseau est la somme des deux ; dans un réseau long et simple les régulières dominent, dans une chaufferie compacte ce sont les singulières.
Comment la perte de charge varie-t-elle avec le débit et le diamètre ?
À peu près comme le carré du débit : dans le DN 50 de l'exemple, 5 m³/h perdent 0,95 m, 10 m³/h 3,43 m et 20 m³/h 12,7 m (×3,7 quand le débit double, le λ diminuant légèrement avec le Reynolds). Et comme l'inverse de la puissance cinquième du diamètre : passer du DN 40 au DN 50 divise la perte par 3,3 pour le même débit. C'est pourquoi un diamètre un peu plus grand réduit tant la consommation de pompage, et pourquoi la vitesse dans les conduites d'eau est limitée à 1 ou 2 m/s.
Quelle perte de charge linéique viser, et comment passer des mètres aux pascals ?
En hydraulique, on retient couramment 15 mm de colonne d'eau par mètre de conduite (0,15 bar pour 100 m) comme compromis entre coût des tuyaux et coût de pompage, 20 mm/m au maximum pour éviter le bruit ; en aéraulique, environ 1 Pa/m dans les gaines. Pour convertir, ΔP = ρ g ΔH : 3,43 m d'eau font 3,43 × 998 × 9,81 = 33 600 Pa. Attention, une perte en mètres de colonne du fluide ne vaut pas la même pression selon le fluide : 1 m d'air (ρ = 1,2 kg/m³) ne représente que 12 Pa.
Comment calculer les pertes de charge régulières de mon réseau ?
Mecaflux Standard calcule la perte de charge de chaque tronçon avec 120 fluides et toutes les matières de conduites, affiche vitesse, Reynolds, régime et coefficient λ, et son mémo additionne les tronçons de diamètres ou de matières différents. Pour un réseau complet avec ses ramifications, ses accessoires et ses pompes, Mecaflux Pro3D, en licence autonome, dessine le réseau en 3D et en fait le bilan automatiquement. Mecaflux réalise aussi l'étude de votre projet et vous remet la note de calcul, ou vous propose une formation sur le logiciel appliquée à votre propre réseau.