pertes de charge
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CG : nfpl

CT Les formules empiriques de pertes de charge utilisées jusque vers 1950 comportaient une marge de sécurité prudente ; la formule de Colebrook, qui leur a succédé, a donné une base scientifique nouvelle à l’étude des pertes de charge et permis une précision plus grande dans leur calcul. En même temps, il est devenu possible d’unifier et de réduire les marges de sécurité grâce à l’emploi généralisé des revêtements centrifugés modernes, qui présentent de hautesqualités hydrauliques et les conservent dans le temps. Ainsi, le maître de l’œuvre est en mesure d’apprécier de façon plus efficace l’influence de la qualité des eaux.

S : http://www.saint-gobain-pam.pt/images/add/formulaire/hydrauli.pdf (consulté le 29.01.2015)

N : 1. La perte de charge, c’est la différence entre la pression de l’eau à son point de départ et à son point d’arrivée, causée principalement par les frottements et l’agitation de l’eau dans les tuyaux.
2. Elle augmente avec le débit et elle est beaucoup plus importante dans un petit tuyau que dans un gros.
3. Réduction de la charge, correspondant à l’énergie dissipée au cours de l’écoulement.
4. La perte de charge est une diminution de pression provoquée par la résistance à l’écoulement d’un fluide ou par perte d’énergie non convertible en travail utile.
5. Si le tube a une rugosité constante sur toute sa longueur, la perte de charge est proportionnelle à la longueur
6. L’équation de Darcy-Weisbach est considérée comme la meilleure formule experimentale pour determiner la relation existant entre l’écoulemnent d’un fluide et un tuyau.
7. L’unité de la perte de charge est une pression (pascals,bars…) ou une hauteur de colonne d’eau qui produirait une charge hydrostatique (pression hydrostatique) équivalente.
8. Le coefficient de perte de charge :
Le coefficient de perte de charge est une valeur sans unité qui permet de calculer la perte de charge en fonction de la pression dynamique du fluide.
pression dynamique coefficient perte chargePression dynamique= 0.5 x masse volumique(kg/m3) x Vitesse²(m/sec)
9. Les pertes de charge dans les conduits et reseaux aeraulique ou hydrauliques (air gaz eau) désigne les pertes irréversibles d’énergie de pression, que subit un liquide ou un gaz lors de son passage dans un conduit, un tuyau ou un autre élément de réseau de fluide.
Cette perte d’énergie, liée à la vitesse du fluide (faible vitesse=faible perte de charge), est causée par la transformation en chaleur, des frottements internes provoqués par :

  • la viscosité du fluide (un fluide parfait sans viscosité ne génère pas de perte de charge),
  • la rugosité des parois,
  • les variations de vitesses,
  • et les variations de direction du fluide.

10. Le terme « perte de charge » signifie « perte de charge hydrostatique ». D’après cette définition nous pouvons déjà dire que les pertes de charges dans les réseaux sont importantes si :

  • La vitesse du fluide est élevée et que la rugosité est importante.
  • La variation de vitesse liée au changement de section est importante et brusque.
  • Le changement de direction est important et brusque.

11. On distingue 2 types de pertes de charges :

  • Les pertes de charge regulieres, qui representent les pertes de charge par frottements dans les conduites. Elles sont provoquées par la viscosité du fluide. Elles sont fonction du degrés de turbulence (decrit par le nombre de reynolds).
  • Les pertes de charge singulieres, sont le resultat des variations de vitesses et des changements de directions du fluide provoqués par les formes et obstacles que rencontre le fluide en traversant un objet: Cones, coudes, grilles, racordements, jonctions…

12. Comme il existe 2 type de pertes de charges, il existe 2 types de coefficients de pertes de charge :

  • pertes charges régulières : coefficient de perte de charge régulière
  • pertes de charge singulières : coefficient de perte de charge singulière

13. Les pertes de charge linéaires sont aussi appelées « pertes de charge par frottement ».
Elles correspondent à une perte de pression dans une installation, dû aux frottements des fluides
dans les tuyauteries, cuivre, acier, PER, PE. Plus la longueur de tube est importante plus il y aura de pertes. Les pertes de charges linéaires dépendent de nombreux paramètres :

  • Le type d’écoulement (Laminaire, turbulent, lisse ou rugueux).
  • La masse volumique du fluide.
  • La viscosité (dépendante elle même de la température).
  • La vitesse du fluide.
  • Du diamètre intérieur du tube.
  • Du coefficient de rugosité de la canalisation.

14. Perte de charge hydraulique : perte d’énergie dans un ouvrage hydraulique causée par les obstacles, le frottement, les changements de section et de vitesse dans les conduites.
15. Les expériences réalisées par Reynolds (1883) lors de l’écoulement d’un liquide dans une conduite cylindrique rectiligne dans laquelle arrive également un filet de liquide coloré, ont montré l’existence de deux régimes d’écoulement : laminaire et turbulent. Un écoulement laminaire a certes beaucoup moins de pertes de charges que l’écoulement turbulent.
Pourtant, dans les barrages, l’écoulement est toujours turbulent. L’écoulement turbulent, malgré de fortes pertes de charges, produit beaucoup plus d’énergie qu’un écoulement laminaire. Dans la conduite forcée, les pertes de charges sont traduites par une petite émission de chaleur. C’est pour cela que l’on parle de rendement (de tant de %) : on doit tenir compte des pertes de charges, sinon la production envisagée est fausse.
16. Nombre de Reynolds : Re=V.L/u
Re=(vitesse moyenne)x( longueur de référence)/(viscosité cinématique du fluide)
ou encore en utilisant la viscosité dynamique :
Re=(masse volumique)x(vitesse moyenne )x( longueur de référence)/(viscosité dynamique du fluide)
17. Le nombre de Reynolds est un nombre sans dimension liant la viscosité, la masse volumique, et une longueur de référence.
La longueur de référence peut être :

  • Le diamètre interieur de la conduite (pour les écoulements en conduites).
  • Pour l’étude de la trainée des corps géométriques non profilés, cette longueur de référence est la largeur de la surface frontale (perpendiculaire a l’écoulement).
  • Pour l’étude de la portance , de la trainée des corps profilés, cette longueur est prise parallèlement à l’écoulement.
  • Pour l’étude de la trainée de friction des surface planes, cette longueur de référence est la longueur de la surface mouillée, prise parallèlement à l’écoulement.

18. On a utilisé jusqu’en 1950 environ une très grande variété de formules de pertes de charge, plus ou moins empiriques. La plupart d’entre elles ont été abandonnées peu à peu en faveur notamment de la formule de Colebrook (pour l’expression de la formule, voir la page mentionnée dans en source, numéro 18), qui a l’avantage d’être rationnelle et, de plus, applicable à tous les fluides ; son seul inconvénient est son expression mathématique complexe, et c’est pourquoi quelques formules empiriques équivalentes sont encore en usage.
Pour l’expression de la formule de Colebrook, consulter la page mentionnée en source avec le numéro 18.

S : 1 et 2. GDT. 3 à 5. TERMIUMPLUS. 6. http://biosystems.okstate.edu/darcy/French/Darcy-WeisbachEq.htm 7 à 12. http://www.mecaflux.com/definition%20pertes%20charge.htm (consulté le 29.01.2015). 13. http://www.2027plomberie.com/les-dossiers/mecanique-des-fluides/equation_de_bernoulli.pdf (consulté le 29.01.2015). 14. GDT. 15. http://tpe.barrages.2008.free.fr/index.php/energie-cinetique/76-pertes-de-charges.html (consulté le 29.01.2015). 16 et 17. http://www.mecaflux.com/nombre_reynolds.htm (consulté le 29.01.2015). 18. http://www.saint-gobain-pam.pt/images/add/formulaire/hydrauli.pdf (consulté le 29.01.2015) ; CC.

SYN : perte de charge hydrostatique

S : http://www.mecaflux.com/definition%20pertes%20charge.htm (consulté le 5.02.2015) ; http://es.scribd.com/doc/80458979/Manual-Danfoss-2#scribd (consulté le 5.02.2015).

RC : énergie hydroélectrique, mini-centrale hydroélectrique.