Diagramme de perte de charge des conduits d’air : Pa/m, débit et dimension

Aperçu

La perte de charge par friction dans les conduits d'air est la chute de pression par unité de longueur de conduit droit causée par la friction entre l'air en mouvement et la paroi du conduit. Le diagramme standard permet d'estimer les Pa/m à partir du débit d'air et du diamètre du conduit ; le calculateur de conduits d'air fournit un calcul reproductible de Darcy–Weisbach pour le même problème de conduit droit.

Les systèmes CVC de confort typiques limitent la vitesse de l'air à environ 5 m/s pour contrôler le bruit et la consommation d'énergie. Les systèmes industriels à vitesse plus élevée peuvent permettre 10–25 m/s mais entraînent des pertes de charge proportionnellement plus importantes et nécessitent plus de puissance de ventilation.

Que signifient e, Dh et Re dans une formule de friction des conduits ?

Ces symboles apparaissent couramment lorsqu'un diagramme de friction des conduits est traduit en une équation :

• $e$ ou $\varepsilon$ est la rugosité absolue de la paroi intérieure, en mètres.
• $D_h$ est le diamètre hydraulique, $4A/P$ ; pour un conduit rond, il est égal au diamètre intérieur.
• $Re$ est le nombre de Reynolds, $\rho v D_h/\mu$, qui indique si l'écoulement est laminaire ou turbulent.
• $f$ est le facteur de friction de Darcy utilisé avec l'équation de chute de pression de Darcy–Weisbach.

Pour les conduits rectangulaires, utilisez le diamètre hydraulique plutôt que de substituer seul le côté long ou le côté court. Voir les références équation de Darcy–Weisbach, nombre de Reynolds, et diamètre équivalent pour les définitions associées.

Formules clés

Perte de charge par friction de Darcy–Weisbach

$\frac{\Delta p}{L} = f \cdot \frac{\rho \, v^2}{2 \, D}$

C'est l'équation fondamentale pour la perte de pression due à la friction dans une section de conduit droit.

Chute de pression totale

$\Delta p = \frac{\Delta p}{L} \times L$

Multipliez la perte de charge par mètre par la longueur du conduit pour obtenir la chute de pression totale par friction.

Vitesse de l'air à partir du débit

$v = \frac{Q}{A} = \frac{4 \, Q}{\pi \, D^2}$

Convertit le débit volumétrique en vitesse moyenne de l'air pour un conduit circulaire de diamètre $D$.

Variables

Exemple : conduit de 500 mm à 1 m³/s

En utilisant le diagramme de perte de charge standard pour un conduit principal de 500 mm avec un débit d'air de 1 m³/s dans un système de confort (vitesse d'air limitée à 5 m/s) :

• Taux de perte de charge : 0.55 Pa/m (0.055 mm H₂O/m)
• Sur 20 m de conduit : $\Delta p = 0.55 \times 20 = 11$ Pa

Diagramme source et chemin de calcul

Le diagramme source original est conservé ci-dessous comme référence visuelle. Utilisez l'exemple de 500 mm / 1 m³/s et le calculateur sur cette page pour une vérification numérique traçable ; n'interpolez pas un graphique bitmap plus précisément que ne le permet son échelle.

Convertisseur d'unités

Images sources originales

Les images sources originales suivantes sont conservées pour éviter de perdre le matériel de référence visuelle. Lorsqu'une image contient des données sous forme de graphique ou de tableau, ses valeurs extraites sont représentées dans les tableaux, calculateurs ou graphiques interactifs de la page ; les images restantes sont conservées comme références visuelles sources.

Notes techniques

• Lecture du diagramme. Les abaques standards de perte par friction utilisent des échelles logarithmiques pour la vitesse, le diamètre et la perte de charge. Alignez une règle droite sur les valeurs connues (débit et diamètre) pour lire directement la perte par friction.
• Correction de la masse volumique de l'air. Les diagrammes sont généralement tracés pour l'air standard à ρ = 1,2 kg/m³ (20 °C, 101,3 kPa). Pour des altitudes ou des températures significativement différentes de la normale, multipliez la perte par friction lue par le rapport ρ_réelle / 1,2.
• Limites de vitesse. Les systèmes de confort limitent généralement la vitesse dans le conduit principal à 5–6 m/s et dans les conduits de branchement à 3–4 m/s pour limiter le bruit. Les systèmes industriels peuvent fonctionner à 12–25 m/s.
• Matériau du conduit. Le coefficient de friction dépend de la rugosité de la surface intérieure. La tôle galvanisée (rugosité ~0,15 mm) est le matériau de référence. Les conduits flexibles et gainés ont des pertes par friction plus élevées.
• Raccords et coudes. L'abaque de perte par friction ne couvre que les conduits droits. Les coudes, les tés, les registres et les transitions ajoutent des pertes dynamiques qui doivent être calculées séparément à l'aide des méthodes de longueur équivalente ou de coefficient de perte.
• Rapport d'aspect. Les conduits rectangulaires sont convertis en un diamètre circulaire équivalent en utilisant le concept de diamètre hydraulique pour les recherches sur l'abaque.

Références

• Diagramme des pertes par frottement dans les conduits d'air – Engineering ToolBox