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Les informations contenues dans
ces pages se veulent aussi exactes que
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caractère très général fait qu'elles peuvent être inappropriées dans une
situation particulière. Aussi toute application choix ou décision, qui
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découlerait, doit impérativement être validé par un
expert compétent.
Calcul de la perte charge dans un orifice
Sommaire de la page:
Un fluide s'écoulant au
travers d'un orifice de restriction voit sa
pression chuter d'une valeur proportionnelle au carré du débit.
Le liquide est
progressivement accéléré au voisinage de la restriction.
Sa vitesse atteint son maximum en aval de la restriction, puis revient
progressivement à sa valeur normale plus loin en aval. Des zones de
turbulence avec formation de tourbillons se produisent en amont et
surtout en aval de la restriction.,
Parallèlement à l'augmentation de vitesse, la pression diminue localement en accord avec la relation de Bernoulli, puis augmente progressivement lorsque la vitesse retrouve sa valeur normale. Les frottements occasionnés par cette accélération génèrent une perte de pression permanente, la perte de charge, de valeur nettement plus faible que la variation de pression observée au voisinage de la restriction.
Cette relation fait appel
aux caractéristiques de la tuyauterie elle même, par sa longueur (L) et
son diamètre (D), et à des coefficients de pertes de charge singulières
(ζ dans la
littérature européenne, K dans la littérature US), caractéristiques des
accessoires de tuyauterie (vannes, clapets, coudes, changements de
diamètre, orifices
...).
Le liquide est
progressivement accéléré au voisinage de la restriction.
Sa vitesse atteint son maximum en aval de la restriction, puis revient
progressivement à sa valeur normale plus loin en aval. Des zones de
turbulence avec formation de tourbillons se produisent en amont et
surtout en aval de la restriction.,Parallèlement à l'augmentation de vitesse, la pression diminue localement en accord avec la relation de Bernoulli, puis augmente progressivement lorsque la vitesse retrouve sa valeur normale. Les frottements occasionnés par cette accélération génèrent une perte de pression permanente, la perte de charge, de valeur nettement plus faible que la variation de pression observée au voisinage de la restriction.
Voir aussi la page consacrée au calcul d'une plaque à orifice de mesure de débit.
Les pertes de charge dans les tuyauteries de transfert de fluide sont évaluées en appliquant la relation de Darcy.
Relation
de Darcy:
avec:
- ΔP : différence de pression (Pa)
- H : perte de charge de liquide (m)
- ζ : coefficient de perte de charge
- f : facteur de frottement
- L : longueur de la tuyauterie(m)
- D : diamètre de la tuyauterie(m)
- U : vitesse du liquide dans la tuyauterie (m/sec)
- g : accélération due à la pesanteur (9,81m/sec2)
- ρ : masse volumique du liquide (kg/m3)
- ΔP : différence de pression (Pa)
- H : perte de charge de liquide (m)
- ζ : coefficient de perte de charge
- f : facteur de frottement
- L : longueur de la tuyauterie(m)
- D : diamètre de la tuyauterie(m)
- U : vitesse du liquide dans la tuyauterie (m/sec)
- g : accélération due à la pesanteur (9,81m/sec2)
- ρ : masse volumique du liquide (kg/m3)
Le coefficient de perte de charge d'une plaque mince percée d'un orifice est donnée par des relations empiriques diverses.
Coefficient
de perte de charge d'un orifice:
avec:
- ζ : coefficient de perte de charge
- d : diamètre du passage (m)
- D : diamètre de la tuyauterie (m)
- U : vitesse du liquide dans la tuyauterie (m/sec)
- µ : viscosité du liquide (poiseuille)
- ρ : masse volumique du liquide (kg/m3)
ref.: Calculate Head Loss Caused by Change in Pipe Size
W. B. Hooper Chem. Eng. Nov. 7, 1988
- ζ : coefficient de perte de charge
- d : diamètre du passage (m)
- D : diamètre de la tuyauterie (m)
- U : vitesse du liquide dans la tuyauterie (m/sec)
- µ : viscosité du liquide (poiseuille)
- ρ : masse volumique du liquide (kg/m3)
ref.: Calculate Head Loss Caused by Change in Pipe Size
W. B. Hooper Chem. Eng. Nov. 7, 1988
La relation proposée par W. B. Hooper (Chemical Engineering November 7, 1988) est préférée ici à celle proposée par Idel 'Cik dans le Memento des pertes de charge, pour sa facilité de mise en oeuvre dans un calculateur, bien que donnant des valeurs supérieures dans les Re faibles
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