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1 J-M R. D-BTP

LES PERTES DE

CHARGE

2006
2

Définitions, généralités

Détermination de tuyauteries, calcul de pertes de charge

Abaques

3

Notion de perte de charge

Perte de charge linéaire J

Expressions du nombre de Reynolds

Coefficient de perte de charge

Perte de charge singulière Z

Rugosité

Masse volumique et viscosité de divers corps à 0°C

Définitions, généralités

Utilisation des abaques de pertes de charge linéaires Utilisation des tableaux de détermination des dzêta

Diamètre équivalent ( perte de charge )

Diamètre équivalent ( vitesse )

Longueurs équivalentes aux coudes

Longueurs équivalentes aux vannes et robinets

4

Notion de perte de charge

P = h .

h La vanne étant fermée, la pression P au manomètre dépend de la " » h. 5

P = h .

h P du débit de liquide dans la conduite, de la viscosité du liquide, de la longueur de la conduite, des incidents de parcours rencontrés dans la conduite.

Elle dépendra :

Notion de perte de charge

6

Ainsi, dans une installation hydraulique,

appellera les pertes de charge " linéaires », appellera les pertes de charge " singulières ». La perte de charge totale est égale à la somme des pertes de charge.

Notion de perte de charge

7 dues aux longueurs droites de tuyauteries et des pertes de charges singulières dues aux incidents de parcours rencontrés.

P = P linéaires + P singulières

'P = ( L . J ) + P : perte de charge totale du tronçon considéré

L : longueur droite de tuyauterie

J : perte de charge au mètre linéaire de tuyauterie Z : perte de charge singulière de chaque incident de parcours 8

Perte de charge linéaire J

La perte de charge linéaire J (autrefois appelée R) dépend : - ) sans dimension - du diamètre de la conduite ( 1/d ) en mètre - de la pression dynamique ( v2 /2g ) en mètre Dans ces formules, J est exprimé en mètres de colonne de fluide par mètre de par la masse volumique du fluide véhiculé exprimée en kg/m3.

1 v2

d J = . . 2 g 2 g v2 d J = 9

Le régime laminaire

Le régime turbulent

Le régime de transition, qui se situe entre les deux précédents et dans lequel nombre de Reynolds » qui a pour expression : v . d Re = v d : diamètre de la conduite : viscosité cinématique du fluide 10 régime laminaire Re < 2000 régime turbulent Re > 3000 régime de transition 2000 < Re < 3000 v . d Re =

2000 3000

LAMINAIRE TRANSITION TURBULENT

Le caractère incertain du régime de transition nous le fera assimiler dans nos calculs de pertes de charge au régime turbulent. 11

Expressions du nombre de Reynolds

v : m/s d : mm : cSt v . d

Re = 10 3

Q : m3/h

d : mm : cSt Q dQRe = 3537 10 2 12 v . d Re = peut être mise sous la forme:

2000 .

d v = nous obtenons :

Re .

d v = 13 inférieure à 1,8 cSt, la vitesse critique est très basse et sera toujours dépassée. Le régime sera considéré turbulent. fioul ( = 6 cSt) qui permettront avec de faibles régime laminaire. 14

Coefficient de perte de charge

Le coefficient de perte de charge

qualité du tube.

Si Re < 2320 = 64 / Re

Si Re > 2320

Conduite lisse = 0,3164 4 Re

Conduite rugueuse

1 = 1,14 - 2 log

d : rugosité de la conduite 15

Rugosité

Type de conduite Rugosité en mm

0,0015

Conduites en PVC et polyéthylène 0,007

Tuyauteries en acier du commerce 0,045

Conduites en amiante-ciment

Tuyauteries en fonte asphaltées 0,125

0,15

Tuyauteries en acier galvanisé 0,15

Tuyauteries en acier rouillées

Conduits en bois

Tuyauteries en fonte

Conduits souples agrafés en spirale

Conduits treillis métallique et enduit 1,5

Tuyauteries en acier très rouillées

Conduits en béton brut de décoffrage

Conduits maçonnés

16 Masse volumique et viscosité de divers corps à 0°C désignation kg/m3 cSt m²/s

Alcool 790 1,5

Benzène 880 0,74

Fioul domestique ( 1,5 °E ) 860 6

Fioul lourd ( 200 °E ) 960 1520

Gaz brûlés 100 °C 0,95 20

Gaz brûlés 300 °C 0,63 45

Gaz naturel 0,78 12,8

Méthane 0,67 15,6

Oxygène 1,10 18

Eau 15 °C 999 1,14

Eau 60 °C 983 0,48

Eau 80 °C 972 0,36

17 18

Eau à 15 °C J = 557 Q 1,87

d 5.04

Eau à 80 °C J = 417 Q 1,885

d 5.014

J : mmCE/m

Q : L/h

d : mm

J : mmCE/m

Q : L/h

d : mm Pour les applications usuelles dans les installations de chauffage et de sanitaire, nous pouvons utiliser les formules pratiques suivantes : 19 Utilisation des abaques de pertes de charge linéaires

Ces abaques sont établis en fonction de :

- la rugosité des conduites (donc leurs natures) °C) et du type de canalisation (acier ou cuivre). Ces abaques permettent de déterminer graphiquement : - le débit volumique (en L/h ou en m3/h) - le débit massique (en kg/h ou en t/h) - la vitesse de circulation (en m/s) - la tuyauterie (diamètre intérieur ou diamètre extérieur et épaisseur) - la perte de charge linéaire (en mmCE/m) 20 Utilisation des abaques de pertes de charge linéaires

Exemple :

Débit : 500 litres/h

Vitesse souhaitée < 0,5 m/s

500

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