Charge (hydraulique)

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En hydraulique, la charge est la constante qui constitue le membre de droite de l'équation de Bernoulli. : \frac + gz + \frac\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 statiq
Charge (hydraulique)

En hydraulique, la charge est la constante qui constitue le membre de droite de l'équation de Bernoulli. : \frac + gz + \frac\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.

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 + z_1 + \frac\rho g = \frac + z_2 + \frac\rho g + \Delta h où le terme \Delta h représente la perte de charge en mètres entre le point 1 (en aval) et 2 (en amont 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 avec \lambda le coefficient de perte de charge régulière c la vitesse du fluide dans le tuyau (m/s) L la longueur du tuyau (m) D_ est le diamètre hydraulique défini par D_ = \frac où S est la section du tuyau et P_ le périmètre mouillé Le coefficient de pertes de charge régulière dépend du type d'écoulement et donc du Reynolds. Pour un écoulement laminaire on utilise la corrélation de Poiseuille : \lambda = \frac Pour un écoulement turbulent on utilise la corrélation de Colebrook : \frac\sqrt\lambda = -2log(\fracRe \sqrt\lambda+0, 27\frac\epsilon)

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

Voir aussi

- Tuyau d'incendie > Calcul des pertes de charge Catégorie:Mécanique des fluides Catégorie:Hydraulique Catégorie:Hydromécanique en:Hydraulic head ja:水頭 nl:Stijghoogte ru:Напор (гидродинамика) simple:Head (hydraulic)
Sujets connexes
Abaque   Conduite hydraulique   Diamètre hydraulique   Hydraulique   Masse volumique   Pression   Théorème de Bernoulli   Tuyau   Tuyau d'incendie  
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