Qu'est-ce que la perte de charge dans un tuyau ? La chute de pression est la diminution de la pression qui se produit lorsque les fluides s'écoulent dans les tuyaux en raison du frottement et d'autres facteurs. Lorsque nous choisissons et utilisons différents débitmètres, nous pouvons tous entendre le paramètre de perte de charge ou de chute de pression.

Il est important de savoir comment calculer la chute de pression dans les tuyaux, car cela peut vous aider à résoudre les problèmes et à optimiser les performances de votre système. Dans ce blog, nous vous montrerons comment calculer la chute de pression dans les tuyaux et vous donnerons des conseils pour la minimiser dans votre système. Plongeons-nous !

Calculer la chute de pression dans un tuyau

5 facteurs affectant la chute de pression

Dans les environnements industriels, les tuyaux sont souvent utilisés pour transporter des liquides, des gaz et d'autres matériaux sur de longues distances. Lorsque les fluides circulent dans les tuyaux, ils subissent une chute de pression due à divers facteurs, ce qui peut affecter l'efficacité du système et même provoquer une défaillance de l'équipement.

Dans un système de tuyauterie industrielle, plusieurs facteurs contribuent à la chute de pression, notamment le débit, le diamètre du tuyau, la longueur du tuyau, les propriétés du fluide (comme la densité et la viscosité). Et la présence de raccords et de vannes. Ces facteurs doivent être soigneusement pris en compte lors de la conception ou du dépannage d'un système de tuyauterie industrielle pour s'assurer qu'il fonctionne de manière sûre, efficace et fiable.

Dans cette section, nous allons explorer chacun de ces facteurs plus en détail et discuter de leur impact sur la chute de pression dans les conduites industrielles.

Le débit est l'un des facteurs clés qui affecte la chute de pression dans une conduite.

En termes simples, le débit fait référence au volume ou à la masse de fluide qui s'écoule dans un tuyau par unité de temps. Généralement mesuré en gallons par minute (GPM) ou litres par seconde (L/s). Plus le débit est élevé, plus la chute de pression dans la conduite est importante en raison du frottement et d'autres facteurs.

Lorsque le fluide s'écoule dans le tuyau, il interagit avec les parois du tuyau et subit une résistance de frottement, ce qui entraîne une perte d'énergie et une chute de pression.

En plus de la résistance au frottement, des débits élevés peuvent également provoquer des turbulences dans le fluide, ce qui augmente encore la perte de charge. La turbulence se produit lorsque l'écoulement du fluide devient irrégulier et chaotique, provoquant des tourbillons et des tourbillons qui peuvent réduire davantage l'énergie du fluide et augmenter la chute de pression.

Le National Institute of Standards and Technology (NIST) fournit un guide complet sur l'écoulement des fluides dans les tuyaux qui comprend des équations et des données pour le calcul de la chute de pression.

Selon le guide NIST, la perte de charge dans une canalisation est directement proportionnelle au débit élevé à la puissance 1.75. Cela signifie que lorsque le débit augmente, la chute de pression augmente à un rythme plus rapide.

Le Guide du NIST est disponible sur le site officiel du département américain du Commerce.

Le diamètre d'un tuyau est un facteur crucial qui affecte la perte de pression dans les pipelines. Généralement, les tuyaux plus petits ont des pertes de charge plus élevées que les tuyaux plus gros.

Cela est dû à la surface relativement plus grande des tuyaux plus petits, ce qui entraîne des pertes par frottement et des turbulences plus élevées dans le fluide.

De plus, les tuyaux plus petits sont plus sujets aux blocages ou aux obstructions, ce qui peut encore augmenter la perte de pression.

Pour illustrer l'impact du diamètre du tuyau sur la perte de pression, les chercheurs utilisent souvent l'équation de Darcy-Weisbach, qui relie la perte de pression au diamètre du tuyau, à la densité du fluide, à la vitesse du fluide et à d'autres variables.

Selon cette équation, la perte de pression est proportionnelle à la longueur du tuyau, à la viscosité du fluide et au carré de la vitesse du fluide. Mais inversement proportionnel au diamètre du tuyau élevé à la puissance 5.

Par exemple, si le diamètre d'un tuyau est doublé, la perte de pression est réduite d'un facteur 32. Cela démontre l'importance de sélectionner le diamètre de tuyau approprié pour un système donné afin de minimiser la perte de pression et d'optimiser les performances du système.

La longueur d'un tuyau est un autre facteur crucial qui affecte la perte de pression dans les pipelines.

Généralement, les tuyaux plus longs ont des pertes de charge plus élevées que les tuyaux plus courts. Cela est dû à la surface relativement plus grande et aux pertes par frottement plus importantes dans les tuyaux plus longs.

De plus, les tuyaux plus longs sont plus sujets aux blocages ou aux obstructions, ce qui peut encore augmenter la perte de pression.

L'équation de Darcy-Weisbach, qui relie la perte de pression à la longueur du tuyau, à la densité du fluide, à la vitesse du fluide et à d'autres variables. Selon cette équation, la perte de charge est proportionnelle à la longueur du tuyau, à la viscosité du fluide et au carré de la vitesse du fluide, mais inversement proportionnelle au diamètre du tuyau élevé à la puissance 5.

Par exemple, si la longueur d'un tuyau est doublée, la perte de charge est également doublée. Cela démontre l'importance de minimiser la longueur des pipelines et de sélectionner le diamètre de tuyau approprié pour un système donné afin de minimiser la perte de pression et d'optimiser les performances du système.

Les propriétés du fluide, y compris la densité et la viscosité, sont des facteurs importants affectant la perte de pression du pipeline. À mesure que la densité et la viscosité du fluide augmentent, la perte de pression dans la conduite augmente également.

Cela est dû au frottement accru entre le fluide et les parois du tuyau, ce qui entraîne une plus grande perte d'énergie lorsque le fluide s'écoule à travers le tuyau.

Selon une étude publiée dans le Journal of Energy, l'effet de la densité du fluide sur la perte de charge des pipelines peut être significatif. L'augmentation de la densité du fluide de 1 kg/m³ à 1000 30 kg/m³ a entraîné une augmentation de XNUMX % de la perte de charge.

Une autre étude publiée dans le Journal of Petroleum Science and Engineering a montré que l'effet de la viscosité du fluide sur la perte de pression du pipeline est encore plus important. L'augmentation de la viscosité du fluide de 1 cP à 100 cP a entraîné une augmentation de 270 % de la chute de pression.

Outre le diamètre, la longueur et les propriétés du fluide du tuyau, les raccords et les vannes utilisés dans un pipeline affectent également la perte de charge. Les raccords et les vannes provoquent des turbulences supplémentaires dans l'écoulement du fluide, entraînant une augmentation de la friction et de la perte de pression.

Selon un rapport publié par le National Institute of Standards and Technology (NIST), la perte de pression dans un pipeline due aux raccords et aux vannes peut aller de 10 % à plus de 50 % de la perte de charge totale, selon le type et le nombre de raccords et vannes utilisés.

En savoir plus sur: Shop 101 : Facteurs clés dans le choix d'un débitmètre de tuyau

Calcul de la chute de pression

Le calcul de la perte de charge dans un pipeline implique plusieurs étapes, notamment :

  • Déterminer le débit du fluide dans la canalisation.
  • Déterminer les propriétés du fluide, telles que la densité et la viscosité.
  • Mesurez la longueur, le diamètre et la rugosité du tuyau.
  • Déterminez le nombre et le type de raccords et de vannes dans la canalisation.
  • Sélectionnez l'équation de perte de charge appropriée en fonction des conditions et de la conception spécifiques du pipeline.
  • Calculez le nombre de Reynolds pour déterminer si le flux est laminaire ou turbulent.
  • Utilisez l'équation de chute de pression sélectionnée pour calculer la chute de pression.
  • Comparez la chute de pression calculée avec la chute de pression maximale admissible pour vous assurer que le pipeline fonctionne en toute sécurité.

Il est important de noter que les calculs de chute de pression peuvent devoir être répétés plusieurs fois pour s'assurer que la conception du pipeline répond aux spécifications de pression et de débit requises. Il est également important de s'assurer que des données précises et à jour sont utilisées dans le calcul pour assurer la sécurité et l'efficacité du pipeline.

Équations de chute de pression

Les équations de chute de pression sont des formules mathématiques que les ingénieurs et les concepteurs utilisent pour calculer la perte de pression dans un pipeline. Il existe de nombreuses équations différentes, mais trois des plus courantes sont l'équation de Bernoulli, l'équation de Darcy-Weisbach et l'équation de Hazen-Williams.

  • L'équation de Bernoulli
  • Équation de Darcy-Weisbach
  • Équation de Hazen-Williams

Pour une introduction détaillée à l'équation, veuillez vous référer au site Web académique professionnel. Il y a des discussions détaillées. Nous ne les répéterons pas ici.

En savoir plus sur: Relation entre le débit et la pression

Calculateurs et logiciels de perte de charge en ligne

Les calculateurs et logiciels de perte de charge en ligne ont rendu plus facile que jamais le calcul de la perte de charge dans un pipeline. Ces outils offrent aux utilisateurs un moyen simple et efficace d'entrer des données de pipeline et de recevoir des calculs de perte de charge précis.

Les calculateurs en ligne nécessitent généralement que l'utilisateur saisisse des données de pipeline telles que le débit, le diamètre du tuyau, la longueur, la densité et la viscosité du fluide, ainsi que des informations sur les raccords et les vannes. Le logiciel utilise ensuite des algorithmes et des équations pour fournir une estimation de la chute de pression dans le pipeline.

Ces outils sont particulièrement utiles pour les ingénieurs, les techniciens et les opérateurs qui ont besoin d'effectuer rapidement et avec précision calculer la pression gouttes pour une large gamme d'applications de pipeline.

Par exemple : Calculateur en ligne de chute de pression

Perte de charge du débitmètre

La chute de pression du débitmètre, également connue sous le nom de perte de pression, est l'un des indicateurs clés des débitmètres.

La chute de pression du débitmètre est utilisée pour décrire la différence de pression (P1-P2) avant et après l'entrée (P1) et la sortie (P2) du débitmètre. C'est aussi la différence de pression minimale pour assurer le fonctionnement normal du débitmètre. C'est l'un des paramètres de base du débitmètre.

La perte de charge du débitmètre augmente généralement avec l'augmentation du débit. Également affecté par la solution. Par exemple, la perte de charge des débitmètres basés sur des débitmètres à ultrasons et des MEMS (systèmes micro-électromécaniques) est beaucoup plus faible que celle des débitmètres vortex et débitmètres à pression différentielle.

Débitmètres en ligne en vedette

Existe-t-il donc un débitmètre qui ne provoque pas de perte de pression dans la canalisation ?
Oui. Débitmètre à ultrasons, capteur à pince, n'a pas besoin de couper le pipeline et n'affectera pas la pression du pipeline.

Comprendre la chute de pression du pipeline nous aide à concevoir le système de pipeline de manière raisonnable.

La chute de pression du débitmètre est également un paramètre important à prendre en compte. La perte de charge du débitmètre entraînera une consommation d'énergie, qui est un paramètre important pour caractériser les performances du débitmètre. Il attire également de plus en plus l'attention des gens et devient l'un des indicateurs importants de débitmètre sélection.

Sino-Inst est un fabricant de débitmètres. Si les utilisateurs ont des questions techniques sur la perte de charge du débitmètre, ils peuvent contacter nos ingénieurs commerciaux à tout moment.

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