Calculateur de perte de charge

Le calculateur de perte de charge vous aide à calculer la perte de pression d'un liquide en mouvement entre deux points pour une distance et un débit volumique donnés. L'écoulement en charge d'un fluide à l'intérieur d'un tuyau ou d'une canalisation est affecté par le frottement, tout comme lorsque vous poussez une boîte lourde sur une surface rugueuse. La force de frottement due à l'interaction du liquide avec les parois de la conduite entraîne une perte de charge. Ce calculateur de frottement des liquides utilise la formule de Hazen-Williams pour calculer la perte de charge.

En outre, grâce à notre outil, vous pouvez estimer la perte de pression due au frottement. Cela signifie que ce calculateur de frottement des liquides peut trouver la perte de pression dans un système de tuyaux ou de canalisations remplis d'eau. Pensez par exemple à l'alimentation en eau de votre cuisine, au système d'arrosage sur votre toit, à l'eau dans une lance d'incendie ou à un système de canalisation qui remplit votre piscine.

L'écoulement en charge dans les systèmes mentionnés a une efficacité et une pression variables en fonction de facteurs tels que la rugosité des conduites, ou plus précisément du matériau. Chaque matériau contribue différemment à la perte de charge, par exemple, la perte de charge dans une lance d'incendie sera différente de la perte de charge dans un système de canalisation. Dans les sections suivantes, nous découvrirons comment la pression change selon le matériau utilisé.

Lorsqu'un liquide passe dans un conduit ou une canalisation, la rugosité des parois internes et la viscosité du fluide affectent le débit, entraînant une perte de pression. Cette perte de pression affecte l'efficacité des machines de pompage, ainsi que le débit à la sortie. Les ingénieurs estiment cette perte en fonction des tuyaux utilisés dans le système pour obtenir le débit souhaité.

Il existe plusieurs façons de calculer la perte de charge dans les canalisations, telles que la formule de Darcy-Weisbach, la loi de Hagen-Poiseuille et la formule de perte de charge de Hazen-Williams. Chaque formule a ses avantages et ses inconvénients : si vous voulez découvrir les différences, consultez le calculateur de l'équation de Darcy-Weisbach 🇺🇸, le calculateur de loi de Poiseuille 🇺🇸, et le calculateur de débit de tuyau. Par exemple, la loi de Poiseuille utilise la viscosité dynamique et n'est pas suffisante si la viscosité du liquide est faible ou si le tuyau est très grand. Ces deux facteurs font augmenter le nombre de Reynolds, donc l'écoulement devient turbulent. Pour en savoir plus sur les effets de cette valeur, consultez notre calculateur de nombre de Reynolds.

Ces problèmes ont conduit les chercheurs à étudier des modèles plus complexes, comme l'équation de Darcy-Weisbach. Cette formule est très précise et elle est toujours applicable. Cependant, le coefficient de rugosité utilisé dans l'équation de Darcy-Weisbach est difficile à estimer : il est nécessaire de consulter le diagramme de Moody pour y arriver, et malheureusement, le diagramme de Moody s'appuie également sur le nombre de Reynolds. Enfin, l'équation de Hazen-Williams a été présentée comme une version plus simple pour estimer la perte de charge des conduites. La seule contrainte, c'est que l'on peut l'utiliser uniquement pour l'eau.

La perte de charge due au frottement, $\Delta P$, peut être estimée par la formule empirique de Hazen-Williams en utilisant les dimensions de la conduite.

où :

• $L$ – la longueur de la conduite
• $D$ – le diamètre de la conduite
• $Q$ – le débit volumique
• $C$ – le coefficient de rugosité

Alternativement, vous pouvez utiliser l'équation dans sa version pour les unités impériales.

En outre, la perte de pression, $\Delta p$, peut être estimée à partir de la perte de charge, $\Delta P$, en utilisant le poids spécifique de l'eau, $W$.

Pour estimer la perte de charge due au frottement, vous devrez suivre quelques étapes :

1. Entrez les dimensions de la conduite, c'est-à-dire le diamètre, $D$, et la longueur, $L$.

2. Entrez le débit volumique, $Q$.

3. Vous pouvez choisir le matériau de la conduite dans la liste déroulante pour définir le coefficient de rugosité, $C$, automatiquement.

   Vous pouvez également sélectionner « coefficient de rugosité personnalisé » si vous voulez le saisir vous-même.

4. Le calculateur de perte de charge vous indiquera la perte de charge de votre conduite.

Vous pouvez aussi jouer avec les différents matériaux pour voir comment ils affectent le débit et la pression du liquide. Poursuivez votre lecture pour voir un exemple pratique.

Supposons que vous vouliez estimer la perte de pression due au frottement dans une conduite en cuivre (coefficient de rugosité : $C = 135$). Voici les données :

• $D = 250\ \mathrm{mm} = 0,\!25\ \mathrm{m}$
• $L = 10\ \mathrm{m}$
• $Q = 0,\!5\ \mathrm{m^3/s}$
• $W = 9\:810\ \mathrm{N/m^3}$

Vous pouvez estimer la perte de pression, $\Delta p$, comme suit :

Cela signifie que la différence de pression entre les deux points est égale à $0,\!28\ \mathrm{bar}$.

Comparons maintenant ce résultat avec un matériau différent. Prenones par exemple un tuyau en fibre de verre (coefficient de rugosité : $C = 150$).

La perte de pression, $\Delta p$, peut être estimée comme suit :

Nous observons donc que la perte de charge due au frottement est plus élevée dans les conduites en cuivre que dans les conduites en fibre de verre.