Coefficients de pertes singulières dans les tuyaux

Vue d'ensemble

Les pertes de pression mineures (dynamiques) dans les systèmes de tuyauterie proviennent des raccords, vannes, coudes, entrées et sorties. Chaque composant est caractérisé par un coefficient de perte $\xi$ (aussi noté $K$) qui multiplie la hauteur de pression dynamique :

$\Delta p_{\text{minor}} = \xi \cdot \frac{\rho \, v^2}{2}$

Lorsque plusieurs raccords existent dans une conduite, leurs valeurs individuelles de $\xi$ s'additionnent linéairement pour donner la perte mineure totale. Les pertes mineures deviennent significatives par rapport aux pertes par friction dans les conduites courtes ou les systèmes avec de nombreux raccords.

Formules clés

Perte de pression à travers un composant :

$\Delta p = \xi \cdot \frac{\rho \, v^2}{2}$

Perte de charge équivalente :

$h_{\text{loss}} = \frac{\Delta p}{\rho \, g}$

Perte mineure totale pour une série de raccords :

$\Delta p_{\text{total}} = \left(\sum_i \xi_i\right) \cdot \frac{\rho \, v^2}{2}$

Variables

Données de référence

Le tableau complet des coefficients sources est restauré ci-dessous avec toutes les 27 lignes de raccords. Utilisez la calculateur ici avec n'importe quel coefficient de ce tableau.

Exemple — Perte de pression d'une vanne à boisseau sphérique

Pour une vanne à boisseau sphérique fermée à un tiers, le tableau source restauré donne un coefficient de perte mineure d'environ 5.5. Avec de l'eau à 1000 kg/m3 s'écoulant à 2 m/s :

$\Delta p = 5.5 \frac{1000 \cdot 2^2}{2} = 11000 \text{ Pa} \approx 11 \text{ kPa}$

La perte de charge équivalente est :

$h = \frac{11000}{1000 \cdot 9.81} \approx 1.12 \text{ m H2O}$

Convertisseur d'unités

Tableaux de source originaux restaurés

Les tableaux suivants sont restaurés à partir de la page source originale pour préserver les données de référence complètes. Le tableau des coefficients source a 28 lignes HTML non vides : 1 ligne d'en-tête plus 27 lignes de raccords. Le DataTable ci-dessous conserve toutes les 27 lignes de raccords comme lignes de données et garde les étiquettes d'en-tête comme métadonnées de colonnes.

Raccords de système de tuyaux et tubes - Coefficients de perte mineure (dynamique)

Notes d'ingénierie

• Les coefficients de perte supposent un écoulement turbulent pleinement développé. À de très faibles nombres de Reynolds, la perte réelle peut différer.
• Les valeurs sont dépendantes de la direction — le coefficient pour un écoulement en branche à travers un té est considérablement plus élevé que pour un écoulement en ligne.
• Les coefficients de perte des vannes varient fortement avec la position d'ouverture. Une vanne à bille à un tiers fermée a $\xi \approx 5.5$, bien au-dessus de sa valeur entièrement ouverte.
• Lors de la combinaison des pertes mineures avec le frottement des tuyaux (Darcy–Weisbach), exprimez les deux sous forme de longueur équivalente ou les deux sous forme de chute de pression à la même vitesse.
• Les raccords à brides produisent généralement des pertes inférieures aux équivalents filetés car l'alésage interne est plus lisse et moins abrupt.
• Pour les expansions et contractions brusques, le coefficient de perte dépend du rapport de section $A_1/A_2$ ; la valeur ci-dessus ($\xi \approx 0.5$ pour une entrée vive) est un cas particulier courant.
• Les pertes mineures sont additives lorsque les raccords sont suffisamment espacés pour que les profils d'écoulement se rétablissent entre eux (typiquement $>10$ diamètres).

Références

• Engineering ToolBox — Coefficients de pertes mineures dans les tuyaux