Calculateur de conduits d’air : pertes par frottement, vitesse et perte de charge

Calculez la vitesse de l’air dans un conduit droit, le nombre de Reynolds, le facteur de frottement de Darcy et la perte de charge à partir du débit d’air, du diamètre, de la longueur, de la rugosité, de la masse volumique et de la viscosité.

airductcalculatorCalculatrice

Vue d'ensemble

Utilisez ce calculateur pour la portion conduit droit d'une estimation de chute de pression CVC. Entrez le débit d'air, le diamètre (ou un diamètre hydraulique équivalent), la longueur, la rugosité de la paroi, la densité de l'air et la viscosité dynamique pour calculer la vitesse, le nombre de Reynolds, le facteur de friction de Darcy et la perte de friction totale. Les raccords, registres, transitions et grilles nécessitent des termes de perte locale supplémentaires.

La page source est préservée à Engineering ToolBox — Calculateur de conduit d'air ; la référence originale du calculateur externe était http://www.iklimnet.com/data/duct.html.

Formules clés

Équation de Darcy-Weisbach

$\Delta P_f = f \cdot \frac{L}{D_h} \cdot \frac{\rho v^2}{2}$

Chute de pression due à la friction le long d'une section de conduit droit.

Approximation de Swamee-Jain (Facteur de friction)

$f = \frac{0.25}{\left[ \log_{10}\left(\frac{\varepsilon}{3.7 D_h} + \frac{5.74}{Re^{0.9}}\right) \right]^2}$

Valide pour un écoulement turbulent ( $Re > 4000$ ) dans les conduits commerciaux.

Nombre de Reynolds

$Re = \frac{\rho v D_h}{\mu}$

Détermine le régime d'écoulement : laminaire ( $Re < 2300$ ), transitionnel, ou turbulent ( $Re > 4000$ ). Presque tous les systèmes de conduits CVC opèrent dans la plage turbulente.

Diamètre hydraulique

$D_h = \frac{4A}{P}$

Pour les conduits non circulaires, où $A$ est l'aire de la section transversale et $P$ est le périmètre mouillé. Pour un conduit rond, $D_h$ égale le diamètre du conduit.

Pression de vitesse

$P_v = \frac{1}{2}\rho v^2$

Utile pour relier la vitesse à la pression et pour dimensionner les raccords.

Variables

Symbole	Descriptif	Typical Unit
$\Delta P_f$	Friction pressure drop	Pa
$f$	Darcy friction factor	—
$L$	Duct length	m
$D_h$	Hydraulic diameter	m
$\rho$	Air density	kg/m³
$v$	Mean air velocity	m/s
$Re$	Reynolds number	—
$\varepsilon$	Absolute surface roughness	m
$\mu$	Dynamic viscosity	Pa·s
$A$	Cross-sectional area	m²
$P$	Wetted perimeter	m

Rugosité du matériau du conduit

10 lignes

Valeurs typiques de rugosité absolue pour les matériaux de conduit courants
Matériau du conduit	Rugosité ε (mm)	Rugosité ε (ft)
Acier galvanisé	0.046	0.00015
Acier commercial	0.045	0.00015
Tube étiré (cuivre)	0.0015	0.000005
Fonte	0.26	0.00085
Concrete	0.3	0.001
Conduit flexible (revêtement lisse)	0.09	0.0003
Conduit flexible (ondulé)	0.9	0.003
Panneau de conduit en fibre de verre	0.3	0.001
Tuyau en PVC	0.0015	0.000005
Tôle métallique (non revêtue)	0.05	0.00016

Source: engineeringtoolbox.com

Propriétés standard de l'air

9 lignes

Propriétés standard de l'air à 1 atm (101.325 kPa)
Température (°C)	Masse volumique (kg/m³)	Viscosité dynamique (Pa·s (×10⁻⁵))
0	1.293	1.715
10	1.247	1.765
20	1.204	1.815
30	1.165	1.864
40	1.127	1.912
50	1.093	1.96
60	1.06	2.007
80	1	2.099
100	0.946	2.188

Source: engineeringtoolbox.com

Calculateur : Perte de friction dans les conduits

Perte de friction dans un conduit droit (Darcy-Weisbach)

Débit d'air(m³/s)

Diamètre du conduit(m)

Longueur du conduit(m)

Rugosité de surface ε(mm)

Densité de l'air ρ(kg/m³)

Viscosité dynamique μ(Pa·s)

Convertisseur d'unités

La page source comprenait une section de convertisseur d'unités. Ce convertisseur conserve les conversions courantes de conception de conduits pour le débit d'air, la taille du conduit, la perte de pression, la longueur et la vitesse.

Convertisseur d'unités pour conduits d'air

Airflow(m^3/s)

Perte de charge(Pa)

Diamètre du conduit(m)

Longueur du conduit(m)

Vitesse de l'air(m/s)

Tables sources originales restaurées

Les tables suivantes sont restaurées à partir de la page source originale afin de préserver les données de référence complètes.

Notes d'ingénierie

Hypothèse d'écoulement turbulent : La formule de Swamee-Jain utilisée ci-dessus est valide pour $Re > 4000$ . Presque tous les systèmes de conduits CVC se situent dans cette plage. Pour $Re < 2300$ , utilisez $f = 64/Re$ (écoulement laminaire).
Conduits rectangulaires : Convertir en conduit rond équivalent en utilisant $D_h = 4A/P$ , ou utiliser les tables de la méthode à frottement uniforme d'ASHRAE/SMACNA.
Raccords et accessoires : Le calculateur couvre uniquement le frottement en conduit droit. Ajoutez les coefficients de perte locale ( $K$ -factors) pour les coudes, les tés, les transitions, les registres et les grilles. La pratique courante applique une méthode de longueur équivalente ou de coefficient de perte.
Corrections de la densité de l'air : À des altitudes supérieures au niveau de la mer ou à des températures élevées, la densité de l'air diminue. Utilisez le tableau de densité ci-dessus ou calculez-la comme $\rho = P/(R \cdot T)$ avec $R = 287\ \text{J/(kg·K)}$ .
Pénalité pour conduit flexible : Les conduits flexibles ondulés ont une rugosité 10 à 20 fois supérieure à celle du métal en feuille. Les fabricants recommandent souvent d'ajouter 50 % à la perte par frottement calculée à partir du diamètre nominal.
Vitesse de conception standard : Conduits principaux d'alimentation résidentielle : 4–6 m/s. Alimentation commerciale : 6–10 m/s. Évacuation : 8–13 m/s. Dépasser ces valeurs entraîne du bruit et une consommation d'énergie excessive.
Méthode à frottement uniforme : Une approche de conception courante dimensionne toutes les sections de conduit pour une perte de charge uniforme par unité de longueur (généralement 0,8–1,2 Pa/m pour les systèmes basse pression).

Références

Source originale — Engineering ToolBox
Référence externe originale du calculateur — http://www.iklimnet.com/data/duct.html
Référence source originale : http://www.iklimnet.com/data/duct.html
ASHRAE Handbook — Fundamentals, Chapter 21: Duct Design
SMACNA HVAC Duct Construction Standards

Source: engineeringtoolbox.com