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Le barrage Daniel Johnson, construit sur la rivière Manicouagan au Québec, est le plus grand barrage à voûtes multiples et à corps creux au monde. Il abrite 12 groupes hydrauliques et a une puissance installée de 2592 MW

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Pertes de charges Imprimer Envoyer
Écrit par Gontran Pic   
Lundi, 12 Janvier 2009 18:34

     

On peut observer que la pression d'un liquide réel diminue tout au long d'une canalisation dans laquelle il s'écoule, même si elle est horizontale et de section uniforme, contrairement au théorème de Bernoulli. De plus, la pression du fluide diminue après le passage à travers un coude, une vanne ou un rétrécissement. On en conclue qu'un fluide réel, en mouvement, subit des pertes d'énergie dues aux frottements sur les parois de la canalisation (pertes de charge systématiques) ou sur les "accidents" de parcours (pertes de charge singulières). 

Les expériences réalisées par Reynolds (1883) lors de l'écoulement d'un liquide dans une conduite cylindrique rectiligne dans laquelle arrive également un filet de liquide coloré, ont montré l'existence de deux régimes d'écoulement : laminaire et turbulent. Un écoulement laminaire a certes beaucoup moins de pertes de charges que l'écoulement turbulent.

Pourtant, dans les barrages, l'écoulement est toujours turbulent. L'écoulement turbulent, malgré de fortes pertes de charges, produit beaucoup plus d'énergie qu'un écoulement laminaire.  Dans la conduite forcée, les pertes de charges sont traduites par une petite émission de chaleur. C'est pour cela que l'on parle de rendement (de tant de %) : on doit tenir compte des pertes de charges, sinon la production envisagée est fausse.

 


 

Le théorème de Bernoulli (exemple d'application des pertes de charges):

Pour calculer, en tenant compte des pertes de charges, le travail fourni par une installation, il suffit de rajouter les  pertes de charges au théorème de Bernoulli :

 

ΔJ1-2 représente les pertes de charges.

Etant négatives, rajouter les pertes de charges revient à les soustraire de l'équation.

Lorsqu'on considère un fluide réel, les pertes d'énergie spécifiques ou bien comme on les appelle souvent, les pertes de charge dépendent de la forme, des dimensions et de la rugosité de la canalisation, de la vitesse d'écoulement et de la viscosité du liquide mais non de la valeur absolue de la pression qui règne dans le liquide.

La différence de pression p = p1 – p2 entre deux points (1) et (2) d'un circuit hydraulique a pour origine :

· Les frottements du fluide sur la paroi interne de la tuyauterie ; on les appelle pertes de charge régulières ou systématiques.

· La résistance à l'écoulement provoquée par les accidents de parcours (coudes, élargissements ou rétrécissement de la section, organes de réglage, etc.) ; ce sont les pertes de charge accidentelles ou singulières.

 


 

Le calcul de la perte de charge linéaire, celle correspondant à l'écoulement général dans un conduit rectiligne, est donné par la formule générale suivante :

 

• Δp = perte de charge linéaire en Pa
• L = coefficient de perte de charge (nombre sans dimension)
• p = masse volumique de l’eau en kg/m3
• V = vitesse d’écoulement en m/s
• D = diamètre hydraulique du tube en m
• Λ = longueur du tube en m

 

Causes des pertes de charges: 

1) La perte de charge due au frottement est :
La perte de charge est logiquement (directement) proportionnelle à la longueur de la canalisation : elle augmente quand la longueur de canalisation augmente.
Quand le diamètre diminue, la perte de charge augmente considérablement. Le liquide a plus de difficultés à s'écouler donc les frottements augmentent pour un débit identique.
Plus le débit augmente (vitesse plus élevée), plus les forces de frottements augmentent pour un diamètre identique.

2) La perte de charge due à la différence de niveau : 

Elle est due à la dénivellation qui peut être soit positive, si l’on monte entre le point d’eau et le point d’attaque, ou négative, si l’on descend entre le point d’eau et le point d’attaque. 
Chaque fois que l’on aura besoin de faire monter l’eau de 10 mètres il faudra ajouter un bar aux pertes de charge et inversement, une descente de 10 mètres apportera un gain de pression de un bar.

Mise à jour le Mercredi, 04 Février 2009 18:33