Pertes de charge dans les tuyaux en cuivre

Vue d'ensemble

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La perte de charge dans les tubes en cuivre pour eau est une considération primordiale dans la conception des systèmes de plomberie. Cette référence couvre les tubes en cuivre sans soudure fabriqués selon la norme ASTM B88, dans les types K, L et M, qui diffèrent par l'épaisseur de paroi et la classification de service. Le type K a les parois les plus épaisses et est classé pour les applications haute pression et enterrées ; le type L est le choix standard pour la plupart des distributions d'eau domestiques ; le type M a les parois les plus fines et est limité aux usages résidentiels et basse pression.

Les pertes par frottement (pertes principales) dans ces tubes sont couramment estimées à l'aide de l'équation de Hazen-Williams avec un coefficient de rugosité C = 145, reflétant la surface intérieure lisse du cuivre neuf.

Formules principales

Perte de charge Hazen-Williams (unités impériales)

$\Delta P = \frac{4.52 \, Q^{1.852}}{C^{1.852} \, D^{4.87}}$

Ceci donne la perte de charge par frottement pour 100 ft de tuyau droit en psi, où Q est en gpm et D est le diamètre intérieur en pouces.

Vitesse d'écoulement à partir du débit

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

La vitesse est essentielle pour le contrôle de l'érosion et la prévention du bruit dans les tuyauteries en cuivre.

Variables

Calculatrice : Vitesse d'écoulement

Convertisseur d'unités

La source originale comprenait une section Convertisseur d'unités. Ce convertisseur migré regroupe les unités de perte de charge, de débit d'eau, de dimension de tube et de vitesse pour le dimensionnement des tubes en cuivre.

Dimensions des tubes en cuivre — ASTM B88

Référence de perte de pression — Cuivre Type L (psi par 100 ft)

Référence de perte de pression — Types K, L et M

La source originale conserve les données de perte de pression pour les tubes en cuivre Types K, L, et M sous forme de tableaux d'images. Le tableau interactif ci-dessous représente la même comparaison en utilisant la relation de Hazen-Williams avec C = 145 et les diamètres intérieurs ASTM B88 listés ci-dessus. Type K a le plus petit ID et donc la perte de pression la plus élevée ; Type M a le plus grand ID et la perte de pression la plus basse pour la même taille nominale et le même débit.

Référence de perte de pression — Cuivre Type L — Comparaison de vitesse

Directives de vitesse

Limiter la vitesse de l'eau protège contre l'érosion-corrosion, réduit le bruit et prolonge la durée de vie des tubes.

Dépasser ces limites accélère la piqûration dans le cuivre, en particulier à des températures élevées où l'agressivité de l'oxygène dissous augmente.

Raccords et vannes

La source originale note que la perte de pression dans les raccords et vannes en cuivre peut être exprimée comme longueur équivalente de tube. Dans le dimensionnement pratique, ajoutez la longueur équivalente pour les coudes, les tés, les réducteurs, les vannes, les filtres et les compteurs à la longueur de tube droite mesurée avant d'appliquer les tableaux de perte de pression ou le calculateur.

Télécharger le diagramme au format PDF : Perte de pression dans les tubes en cuivre ASTM B88 - Type K.

Télécharger et imprimer le diagramme source : Perte de pression dans les tubes en cuivre ASTM B88 - Type K. Vérifiez également la référence source complémentaire Tubes en cuivre - Perte de pression dans les raccords et vannes exprimée comme longueur équivalente de tube lorsqu'un système comprend de nombreux raccords.

Tableaux sources originaux restaurés

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

Images sources originales

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

Notes d'ingénierie

• Limites de Hazen-Williams. L'équation est une corrélation empirique valide pour l'eau à des températures ambiantes normales et en écoulement turbulent. Elle n'est pas adaptée aux fluides visqueux, aux gaz ou aux températures extrêmes en dehors de la plage typique de la plomberie domestique.
• Le coefficient de rugosité C = 145 s'applique au cuivre neuf et propre. Avec le temps, les dépôts calcaires ou la désincification dans une eau agressive peuvent réduire C, augmentant les pertes. Certains concepteurs utilisent C = 130–140 comme valeur conservatrice à long terme.
• Les raccords et les vannes ajoutent des pertes mineures significatives. La méthode des longueurs équivalentes est standard : à chaque raccord est attribuée une longueur de tube droit équivalente. Les valeurs typiques vont de 0,5 ft pour un coude à 90° à plus de 10 ft pour une vanne à guillotine, selon la taille.
• Le type de tube est important. Les types K, L et M ont des diamètres intérieurs (ID) différents pour une même dimension nominale. Le type L a environ 3 % de diamètre intérieur de plus que le type K ; le type M a environ 5 % de plus que le type K. Ces différences décalent les valeurs de perte de charge de plusieurs pourcents à un même débit.
• Corrections d'altitude et de température. La densité et la viscosité de l'eau changent avec la température et l'altitude. Pour des calculs précis au-dessus de 5 000 ft ou à des températures significativement différentes de 60°F, appliquer des facteurs de correction au résultat de base de l'équation de Hazen-Williams.

Références

• Source originale — Engineering ToolBox : Pertes de charge dans les tubes en cuivre
• ASTM B88 — Tubes en cuivre soudés sans soudure pour eau
• Équation de Hazen-Williams avec C = 145 pour le tube en cuivre