Perte de charge par frottement dans les conduits

Vue d'ensemble

La perte de pression par frottement dans les conduits (perte principale) est la chute d'énergie causée par l'air circulant dans la canalisation. Dans les conduits circulaires en acier galvanisé avec un écoulement turbulent, la perte par unité de longueur dépend du débit d'air et du diamètre du conduit. Cette page couvre la formule empirique standard, les données de référence pour les dimensions courantes de conduits et les limites pratiques de conception.

Formules clés

Perte par frottement dans les conduits (Système impérial)

$\Delta h = 0.109136 \times \frac{q^{1.9}}{d^{5.02}}$

où $\Delta h$ est en pouces de colonne d'eau par 100 pieds de conduit, $q$ est le débit d'air en cfm et $d$ est le diamètre intérieur du conduit en pouces.

Vitesse de l'air à partir du débit

$v = \frac{q}{A} = \frac{q}{\pi (d/2)^2}$

Pour un conduit circulaire de diamètre $d$ en pouces et de débit $q$ en cfm, la vitesse en ft/min est :

$v = \frac{576 \, q}{\pi \, d^2}$

Diamètre équivalent d'un conduit rectangulaire

Pour les conduits non circulaires, remplacez $d$ par le diamètre équivalent :

$d_e = 1.30 \times \frac{(a \cdot b)^{0.625}}{(a + b)^{0.25}}$

où $a$ et $b$ sont les dimensions des côtés en pouces.

Variables

Données de référence sur les pertes par frottement

Perte de charge et vitesse de l'air pour les conduits circulaires en acier galvanisé avec un écoulement d'air turbulent.

Calculateur de vitesse de l'air

Estimez la vitesse de l'air dans un conduit circulaire à partir du débit et de la dimension du conduit.

Calculateur en unités impériales

La page originale comprenait un calculateur en unités impériales. Cette version migrée calcule la vitesse de l'air, la perte de friction par conduit droit pour 100 ft, et la perte de friction totale pour un conduit rond en acier galvanisé en utilisant l'équation source.

Calculateur en unités SI

Ce calculateur SI utilise la même équation avec des entrées métriques converties en interne en cfm et en pouces.

Convertisseur d'unités

Tendance de perte de friction — Conduit de 10 pouces

Le graphique ci-dessous montre comment la perte de friction augmente fortement avec le débit d'air dans un conduit de 10 pouces. La perte augmente approximativement avec $q^{1.9}$, donc doubler le débit d'air quadruple approximativement la chute de pression.

Conduits d'air - Diagramme de perte de friction

Le diagramme original de perte de friction couvre plusieurs tailles de conduits ronds. Cette version interactive conserve la même intention en traçant la perte de friction en fonction du volume d'air pour des diamètres de conduits courants.

Tableaux sources originaux restaurés

Les tableaux suivants sont restaurés à partir de la page source originale pour préserver les données de référence complètes.

Conduits d'air - Perte de charge par friction majeure

Conduits d'air - Perte de charge par friction principale, Lignes sources normalisées

La table source alterne les lignes de perte de charge par friction et les lignes de vitesse d'air sous les mêmes colonnes de taille de conduit. La table normalisée ci-dessous conserve les mêmes valeurs source dans une seule ligne par débit d'air.

Images sources originales

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

Notes d'ingénierie

• Limites de bruit. La vitesse de l'air doit rester en dessous d'environ 600–1000 ft/min dans les applications résidentielles, 1500 ft/min dans les espaces commerciaux calmes, et 2000+ ft/min uniquement dans les environnements industriels. Dépasser ces limites provoque un bruit dérangeant.
• Hypothèse d'écoulement turbulent. La formule empirique ci-dessus suppose un écoulement turbulent pleinement développé, ce qui est typique pour le dimensionnement des conduits CVC. Elle ne s'applique pas aux régimes laminaires ou transitionnels.
• Matériau. Les données de référence s'appliquent aux conduits en acier galvanisé. Les conduits flexibles, les conduits gainés et les conduits en fibre de verre ont des facteurs de friction plus élevés et nécessitent des corrections.
• Raccords et transitions. Les formules ne couvrent que les pertes majeures (conduits droits). Les coudes, les raccords en T, les transitions, les registres et les grilles ajoutent des pertes mineures qui dominent souvent dans les conduits courts. La perte de pression totale du système doit inclure les deux.
• Conduits rectangulaires. Convertissez toujours en diamètre circulaire équivalent avant d'utiliser la formule de perte de charge. Les conduits rectangulaires sous-dimensionnés sont une source courante de pression statique excessive.
• Équilibre économique. Des conduits plus grands réduisent la perte de charge (et l'énergie du ventilateur) mais augmentent le coût des matériaux et de l'installation. La relation $q^{1.9} / d^{5.02}$ signifie qu'une augmentation modeste du diamètre du conduit entraîne des réductions importantes de la perte de pression.

Références

• Engineering ToolBox — Pertes de charge des conduits d'air