Calcul des pertes de charge des circuits hydrauliques

Calcul des pertes de charge dans les circuits hydrauliques

Calcul des pertes de charge totales dans le circuit hydraulique d'eau chaude ou froide.

Ce programme créé par Itieffe, représente une ressource importante pour les professionnels du génie hydraulique, les techniciens de l'eau, les concepteurs et toute personne impliquée dans la conception et l'optimisation de systèmes hydrauliques complexes. Cet outil a été développé pour simplifier le calcul des chutes de pression situées dans les circuits hydrauliques, permettant une conception et une optimisation plus précises des performances du système.

Les chutes de pression sont un facteur clé dans la conception des systèmes de plomberie, influençant la distribution de l'eau, la pression, le débit et l'efficacité énergétique. Une compréhension approfondie de ces pertes est essentielle pour garantir le bon fonctionnement des systèmes, en évitant le gaspillage d'énergie, les coûts excessifs et les problèmes opérationnels.

Dans ce programme, nous explorerons un ensemble d'outils et de fonctionnalités conçus pour faciliter le calcul des chutes de pression localisées dans des circuits hydrauliques complexes. Nous vous guiderons dans l'utilisation de ce programme, en vous fournissant des instructions claires et des exemples pratiques qui vous permettront d'appliquer ces connaissances dans des situations réelles.

Les points forts de ce programme incluent la possibilité de saisir des données spécifiques du circuit hydraulique, telles que : type de résistances localisées, diamètre et vitesse de l'eau. Grâce à ces données, le programme calculera automatiquement les chutes de pression, fournissant des résultats précis et détaillés pour chaque segment du circuit. De plus, le programme offre la flexibilité d'exécuter des simulations sur différents scénarios, vous permettant de comparer différentes options de conception et de trouver la solution optimale.

La conception de systèmes de plomberie efficaces est cruciale dans un large éventail d’industries, de l’approvisionnement en eau aux applications industrielles en passant par le chauffage/refroidissement des bâtiments. Ce programme vise à simplifier le processus de calcul des chutes de pression localisées, vous faisant gagner un temps précieux et contribuant à améliorer la qualité et l'efficacité de vos projets de plomberie.

Calcul des pertes de charge dans les circuits hydrauliques

La perte de charge d'un circuit hydraulique est la résistance qui l'oppose à l'écoulement des fluides à l'intérieur. Le total absolu de toutes les pertes de charge est appelé "Chef du circuit"

La prévalence est la force que la pompe électrique doit avoir pour surmonter les pertes de charge du circuit et faire circuler la quantité d'eau nécessaire dans l'unité de temps (en fonction de la variation de température choisie) à l'intérieur de celui-ci.

Le calcul de la tête est effectué en considérant le circuit le plus défavorisé, c'est-à-dire le circuit qui offre la plus grande résistance au mouvement du fluide.

Toutes les chutes de pression dans les tuyaux qui mènent du générateur de chaleur (ou refroidisseur) à l'utilisateur le plus défavorisé (départ + retour) sont additionnées. Leur total sera ajouté au total des pertes de charge localisées (courbes, variations de section, vannes, bornes, générateur, etc.).

Leur total est la "Prévalence du circuit".

Répartition des pertes

Pertes de pression continues

Ce sont les pertes de charge (ou de pression) qu'un fluide, se déplaçant dans un conduit, subit du fait des résistances continues, dues au frottement interne du fluide lui-même et au frottement externe dû à la rugosité du conduit.

Les pertes de charge continues peuvent être exprimées à la fois en unités de pression (pascal ou bar) et en hauteur de fluide (mètres ou millimètres de colonne d'eau).

Il est pratique d'exprimer leur valeur en se référant à une unité de longueur de conduit (dans les systèmes de plomberie, normalement: mètre).

Les pertes de charge continues peuvent être calculées avec la formule générale suivante:

r = perte de charge unitaire (Pa / m)

Fa = facteur de friction (sans dimension)

D = diamètre intérieur du conduit (m)

ρ = densité du fluide (kg / m³)

v = vitesse moyenne du fluide (m / s)

Pertes de charge localisées

Il s'agit des pertes de charge (ou de pression) qu'un fluide, se déplaçant dans un conduit, subit en raison de résistances accidentelles et d'irrégularités de trajectoire (réductions ou élargissements, courbes, vannes, dispositifs de régulation, chaudières, refroidisseurs d'eau, terminaux , etc.).

Les pertes de charge localisées peuvent être déterminées à l'aide de l'une des méthodes de calcul suivantes:

direct: qui repose sur la détermination d'un coefficient dont la valeur dépend de la forme de la résistance accidentelle;
débits nominaux: qui se réfère (pour chaque résistance) au débit correspondant à une perte de charge unitaire (1 bar ou 0,01 bar);
longueurs équivalentes: qui remplace toute résistance accidentelle par une longueur de conduite équivalente, c'est-à-dire capable de donner la même perte de charge.

Tous nos calculs seront effectués par la "méthode directe" en utilisant la formule suivante:

z = perte de charge localisée (mm ca)

ξ = coefficient de perte localisé (sans dimension)

ρ = densité du fluide (kg / m³⁾

v = vitesse d'écoulement moyenne (m / s)

Calcul des pertes de charge dans les circuits hydrauliques

Prospectus des résistances localisées

Total des pertes de charge

Ce sont les pertes de charge (ou pression) qu'un fluide, se déplaçant dans un conduit, subit du fait de résistances continues et localisées.

Par exemple, dans un système de chauffage à circulation forcée, ce sont les pressions qui s'opposent au travail des pompes électriques.

La valeur des pertes de charge totales est déterminée en additionnant les pertes de charge continues et localisées.

Il faut cependant noter que la valeur ainsi obtenue n'est pas une certaine valeur, car elle est influencée par l'incertitude avec laquelle divers paramètres entrent dans les calculs:

le diamètre des tuyaux peut varier en raison des tolérances de production, en raison de la formation d'incrustations ou du dépôt de calcaire;
la viscosité est un paramètre qui n'est pas toujours bien connu, en particulier lors du mélange avec des liquides antigel;
la rugosité est un facteur difficile à déterminer et varie considérablement dans le temps;
l'installation des tuyaux peut être réalisée avec des joints mal soudés (avec des bavures internes), ou avec des coudes trop étroits et écrasés;

le développement du réseau de distribution peut avoir lieu avec des variations pendant la construction, en raison d'interférences avec d'autres installations ou d'autres obstacles non prévus dans le projet.

Après cette brève préface, nous commençons à analyser le programme: «Calcul des pertes de charge dans les circuits hydrauliques», et comment il analyse et calcule les pertes de charge localisées.

Indications surlignées en rouge

ρ = masse volumique du fluide : kg/m³. La valeur correspond à une température de 80°C. En utilisant la flèche, vous pouvez vous connecter à un programme qui calcule d'autres températures. Le résultat qu'il donne est multiplié par 1.000 XNUMX ;
ici il est possible, via un menu déroulant, d'insérer les résistances en jeu, en faisant attention à insérer celles qui relient les points A et B du circuit le plus défavorisé;
Les flèches indiquent respectivement les liens vers les programmes « Dimensionnement des réseaux de canalisations cuivre et acier » dont il sera question ci-dessous ;
La valeur calculée avec le programme indiqué ci-dessus doit être saisie. Remarque: vous pouvez également faire l'inverse, c'est-à-dire ramener la valeur calculée avec ce programme dans celle du dimensionnement des réseaux;
Résultat de prévalence indiqué dans les différentes unités de mesure;
La section d'essai insérée à titre purement indicatif.

A titre d'exemple, nous avons décidé d'effectuer les calculs sur un circuit réalisé avec des tubes en cuivre (il est également possible d'en utiliser d'autres avec des tubes en acier en millimètres et pouces).

Ci-dessous est indiqué, comment à travers le programme "Dimensionnement des réseaux de canalisations en cuivre", Il est possible de calculer les pertes de charge des canalisations concernées:

Une fois les valeurs du projet entrées dans le circuit analysé, il suffit de rapporter la valeur entourée en rouge, au point 4 du programme:

Avec ces étapes simples, nous avons calculé la hauteur totale du circuit hydraulique en question qui, dans ce cas, est de: 5.364 XNUMX mm environ.

On calcule également le débit que doit avoir l'électropompe pour faire circuler l'eau dans le circuit avec un différentiel de température entre départ et retour de 10°C (Δt) avec le programme : "Dimensionnement des pompes électriques »

Avec tous les résultats disponibles, il est également facile de déterminer la puissance électrique nécessaire à l'électropompe, qui peut être calculée avec le programme suivant: "Calcul de puissance des pompes électriques ».