Charge (Hydraulique)


Charge (Hydraulique)

Charge (hydraulique)

Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir charge.

En hydraulique, la charge est la constante qui constitue le membre de droite de l'équation de Bernoulli.

 \frac{v^2}{2} + gz + \frac{p}{\rho} = constante

On l'exprime typiquement :

  • sous la forme d'une pression : constante × ρ
  • sous la forme d'une hauteur de la colonne d'eau : constante / g

où ρ est la masse volumique du fluide, g l'accélération de la gravité, z la hauteur à laquelle se trouve le fluide, p la pression statique et v la vitesse du fluide.

Sommaire

Définition

Lorsque l'on est en présence de frottements, le théorème de Bernoulli ne s'applique plus et la charge n'est plus constante. On parle alors de perte de charge.

On utilise dans ce cas le théorème de Bernoulli généralisé, qui s'écrit :

 \frac{v^2_1}{2 g} + z_1 + \frac{p_1}{\rho g} =  \frac{v^2_2}{2 g} + z_2 + \frac{p_2}{\rho g} + \Delta h

où le terme Δh représente la perte de charge en mètres entre le point 1 (en amont) et 2 (en aval de l'écoulement). Cette perte de charge peut s'exprimer comme étant la différence de hauteur entre la hauteur géométrique entre les points 1 et 2 et la hauteur utile qui va déterminer l'énergie réelle à fournir pour passer de 1 à 2.

Ce terme sera positif dans le cas d'un écoulement dans une conduite, mais pourra être négatif si les deux points considérés sont de part et d'autre d'une turbomachine génératrice (pompe, ventilateur, turbine génératrice…)

Cas d'un fluide incompressible dans une canalisation fixe

Dans le cas d'un fluide incompressible, ρ est une constante, et le débit est une constante. Si la section du tuyau est constante, alors, la vitesse est également constante. L'altitude z étant imposée par l'installation de la canalisation, on voit que la perte de charge se traduit par une diminution de pression.

Les deux types de pertes de charges

Les pertes de charges linéaires

Ces pertes sont proportionnelles à la longueur de tuyau à parcourir. On les calcule de la manière suivante : \Delta h = \lambda \frac{L.c^{2}}{2.g.D_{h}} avec :

λ le coefficient de perte de charge régulière c la vitesse du fluide dans le tuyau (m/s) L la longueur du tuyau (m) Dh est le diamètre hydraulique défini par  D_{h} = \frac{4S}{P_{m}}

S est la section du tuyau et Pm le périmètre mouillé


Le coefficient de pertes de charge linéaires dépend du type d'écoulement et donc du Nombre de Reynolds.

Pour un écoulement laminaire, Re < 2000 (Dans une canalisation), on utilise la corrélation de Poiseuille :  \lambda = \frac{64}{Re} .

Pour un écoulement turbulent, Re > 2000 (Dans une canalisation), on utilise la corrélation de Colebrook-White :  \frac{1}{\sqrt{\lambda}} = -2log(\frac{2,51}{Re \sqrt{\lambda}}+0,27\frac{\epsilon}{D})

Avec ε la rugosité de la canalisation (quelques micromètres en général).

Les pertes de charge linéaires sont souvent estimées par des formules de type monôme. En régime turbulent (le plus fréquent avec l'eau), elles sont proportionnelles à la longueur du tuyau L, au carré du débit Q, et inversement proportionnelles à la puissance cinquième du diamètre D.

Les coefficients de puissance peuvent varier selon les matériaux des canalisations.

Une formule fréquemment utilisée: (Lechapt et Calmon) en U.S.I.

Δh = 1,1.10 − 3Q1.89D − 5.01L

NB : les coefficients varient en fonction de la rugosité k de la conduite.

Les pertes de charges singulières

Les pertes de charge singulières sont essentiellement dues aux accidents de canalisation, c'est-à-dire toute modification d'un trajet rectiligne. On peut y compter les coudes, les vannes ou robinets, les appareils de mesure, etc ... La perte de charge singulière d'un accident peut se déterminer par calcul ou à l'aide de tables (abaques) où une construction graphique à partir de grandeurs simples donnera un résultat.

Pour le cumul des pertes de charge regulieres et singulieres, des logiciels comme "mecaflux" reunissent les équations des perte régulieres et ces abbaques avec les données fluides et rugosite pour rapidement trouver et totaliser les pertes de charge de réseaux.

Les pertes de charge s'additionnent en fonction du nombre de ces accidents

Voir aussi

Ce document provient de « Charge (hydraulique) ».

Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Charge (Hydraulique) de Wikipédia en français (auteurs)

Regardez d'autres dictionnaires:

  • Charge (hydraulique) — Pour les articles homonymes, voir charge. En hydraulique, la charge est la constante qui constitue le membre de droite de l équation de Bernoulli. où ρ est la masse volumique du fluide, g l accélération de la pesanteur, z la …   Wikipédia en Français

  • Charge — Cette page d’homonymie répertorie les différents sujets et articles partageant un même nom. Sur les autres projets Wikimedia : « Charge », sur le Wiktionnaire (dictionnaire universel) Une charge est une fonction, un emploi ;… …   Wikipédia en Français

  • HYDRAULIQUE — L’hydraulique est une des activités les plus anciennes de la civilisation humaine, puisqu’elle commande toutes les utilisations de l’eau. Dès l’Antiquité, on retrouve les traces d’ouvrages hydrauliques (canaux d’assainissement de la vallée du Nil …   Encyclopédie Universelle

  • Hydraulique — L hydraulique désigne la branche de la physique qui étudie les liquides sous pression. Sommaire 1 Champs d études de l hydraulique 2 Historique 3 Système à air compressé versus hydraulique …   Wikipédia en Français

  • Hydraulique du parc du château de Versailles — Le parc de Versailles, dès sa création, est pourvu de nombreux bassins, fontaines et jets d eau. Le roi Louis XIV accorde une grande importance aux jeux d eau censés sublimer sa splendeur[1]. Avec toujours plus de fontaines et de jets, le parc en …   Wikipédia en Français

  • Hydraulique fluviale — L hydraulique fluviale traite essentiellement de l écoulement de l eau dans les canaux naturels ou artificiels à surface libre. Les notions d hydraulique fluviale sont nécessaires pour la conception, l aménagement et la construction d ouvrages… …   Wikipédia en Français

  • Perte de charge — En hydraulique, la perte de charge correspond à l énergie dissipée par le frottement du liquide. Cette énergie doit être compensée afin de permettre au liquide de se déplacer. On l exprime couramment sous la forme d une pression (on l appelle… …   Wikipédia en Français

  • Resistance hydraulique — Résistance hydraulique Pour les articles homonymes, voir Perte de charge. La résistance hydraulique d une conduite est une grandeur caractérisant la perte de charge subie par un fluide s écoulant dans la conduite. Elle est définie par la relation …   Wikipédia en Français

  • Résistance hydraulique — La résistance hydraulique est une grandeur caractérisant une conduite et permettant de calculer la perte de charge (ces deux notions sont distinctes) subie par un fluide s écoulant dans la conduite. Elle est définie par la relation dans laquelle… …   Wikipédia en Français

  • Systeme hydraulique — Système hydraulique Un système hydraulique, en hydromécanique, est un assemblage de composants fonctionnant de manière unitaire et souvent en interaction afin d utiliser un fluide sous pression pour effectuer un travail mécanique. Un tel système… …   Wikipédia en Français


We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.