Les pertes de charge ou déperditions d'énergie

Les pertes de charge ou déperditions d’énergie

Comparaison entre les méthodes de calcul de la perte de charge par frottement :

La plupart des modèles hydrauliques ont des dispositifs qui permettent à l’utilisateur de choisir entre les formules de Darcy- Weisbach, Hazen-Williams, ou Manning pour le calcul des pertes de charge, cela dépend de la nature du problème et des préférences de l’utilisateur La formule de Darcy-Weisbach est une équation physique à la base, dérivée de la seconde loi de Newton. Avec des viscosités et des densités appropriées, elle peut être employée pour trouver la perte de charge dans une conduite pour n’importe quel fluide newtonien dans n’importe quel régime d’écoulement. Les formules de Hazen-Williams et Manning, sont des expressions empiriques (Elles ont été développées à partir des données expérimentales), et s’appliquent généralement seulement à l’eau dans des conditions d’écoulement turbulentes. La formule de Hazen-Williams est l’équation prédominante utilisée aux Etats-Unis,tandis que l’équation de Darcy-Weisbach est prédominante en Europe. La formule de Manning n’est pas typiquement employée pour la modélisation des réseaux d’alimentation en eau ; cependant, elle est parfois employée en Australie.

Pertes de charge singulières

A la perte de charge linéaire, due au frottement et repartie tout au long de la conduite, s’ajoutent des pertes de charges singuliéres, localisées dans des sections particuliéres de la conduite et dues à un changement de direction ou d’intensité de la vitesse. . Il s’agit de singularités qui, dans les écoulements en charge correspondent aux raccords et aux pièces speciales (coudes, tés, cônes, joints, vannes, clapets, …etc.).Les pertes de charge correspondantes sont évaluées comme une fraction ou un multiple de l’énergie cinétique.Par rapport à la perte de charge linéaire, hm introduit une perte suplementaire, due à la présence d’une singularité dans un tronçon cylindrique rectiligne. Il apparaît ainsi que plusieurs singularités montées plus ou moins en série ne peuvent pas être considérées séparément; elles forment une nouvelle singularité.Cela multiplie à l’infini les combinaisons possibles et enlève tout espoir de mise au point d’une tabulation exhaustive.Pour des systèmes d’alimentation en eau, les pertes de charge singulières sont généralement plus petites que les pertes de charge linéaires dues au frottement. Pour cette raison, beaucoup de modeleurs choisissent fréquemment de négliger les pertes singulières. Mais dans d’autres cas , telle que les stations de pompage ou des tubulures de vanne où il peut y avoir plus d’accessoires et de vitesses plus élevées, les pertes mineures peuvent jouer un rôle significatif dans le système.Comme les coefficients de rugosité des conduites, les coefficients de perte de charge singulière varieront légèrement avec la vitesse, cependant. Pour la plupart des problèmes pratiques de réseau, le coefficient de perte de charge singulière est traité en tant que constante.Le tableau 5 affiche les coefficients de perte de charge singulière pour quelques types de vannes et raccords. Ces coefficients doivent être considérés seulement à titre indicatifs, parce que K dépend aussi de la géométrie, du numéro de Reynolds et des conditions de flux.

Pompes centrifuges

Une pompe centrifuge est construite pour répondre à des conditions précises de fonctionnement : Débit Q à élever à une hauteur H d’une façon générale, Une pompe de ce type comporte essentiellement : – Un organe mobile : une roue ou turbine ou encore impulseur (rotor, mobile…) qui met en vitesse l’eau parvenant par son ouïe centrale situé dans le prolongement de l’axe de rotation. – Des organes fixes : un diffuseur ou une volute ou le corps de la pompe qui transforme l’énergie de vitesse acquise en hauteur manométrique. Il est muni à sa base d’un orifice de vidange et à sa partie supérieure d’un orifice de remplissage qui sert lors de l’amorçage de la pompe. Le vide partiel ainsi créé à l’aspiration garantie l’approvisionnement continu de l’eau. Une pompe peut être monocellulaire si elle a une seule roue valable dans des domaines de basses et moyennes pressions, ou multicellulaire si elle a plusieurs roues fonctionnant dans des domaines de moyennes et autres pressions.

Courbes caractéristiques d’une pompe:

Les courbes principales qui caractérisent une pompes centrifuge et qui expriment ses qualités, sont, pour une vitesse de rotation donnée, au nombre de trois.La courbe QH représente le rapport entre la charge et le débit qu’une pompe peut fournir à sa vitesse nominale. La charge est le gain de charge que la pompe fournit à chaque unité d’eau, ce qui est approximativement la différence entre la pression à l’entrée et à la sortie de la pompe. Elle est représentée sur l’axe vertical (Y) de la courbe en mètres. Le débit est représenté sur l’axe horizontal (X) dans les unités de débit correspondant. Pour être valable, la charge de la courbe caractéristique d’une pompe doit diminuer quand le débit augmente. Le point de rencontre de la courbe QH avec l’axe des ordonnées est le point de débit nul. On l’appelle point à vanne fermée ou, encore, point de barbotage La forme d’une courbe caractéristique dépend du nombre de points introduits .

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Table des matières

Introduction générale
Chapitre I : Ecoulement en charge
I.1. Introduction:
I.2. Vitesse et Régime d’écoulement
I.3. Profil de Vitesse
I.4. Concept d’énergie
I.5. Les pertes de charge ou déperditions d’énergie
I.5.1.Pertes de charge dues au frottement
I.5.2.Formule de Darcy-Weisbach
I.5.3.Équation de Colebrook –White et Diagramme universel de Moody
I.5.4.Formule de Swamee-Jain
I.5.5. La Formule de Hazen-William
I.5.6 Équation de Manning
I.5.7. Comparaison entre les méthodes de calcul de la perte de charge par frottement
I.6.Pertes de charge singulières
I.6.1.Coefficient de vanne ( coefficient de débit)
I.6.2. Longueur équivalente de conduite
I.7.Coefficient de résistance
I.7.1 Darcy Weisbach
I.7.2 Hazen- Williams
I.7.3 Manning
I.7.4.Coefficient de résistance pour les pertes de charge singulières
I.8. Pompes centrifuges
I.8.1.Courbes caractéristiques d’une pompe
La courbe caractéristique débit –hauteur
I.8.2.Point de fonctionnement d’une pompe
I.8.3. La combinaison des pompes
I.9.Dimensionnement de reseaux d’Adduction
I.9.1.Adduction gravitaire
I.9.2.Adduction par refoulement
I.9.4.Application du dimensionnement en projets
Chapitre II : Organigrammes et Algorithmes
II.1.Introduction
II.2. Calcul des pertes de charges par la formule de Colebrook
II.2.1.Algoritme
Organigramme
II.3.Calcul et trace de la ligne piézométrique ecoulement gravitaire
II.3.1 Algorithme
II.3.2.Organigramme
II.4. Calcul et trace de la ligne piézométrique ecoulement par refoulement
II.4.1.Surpression
II.4.2.: Pompage
II.5.1.Algorithme
II.5.2.Organigramme
II.6.1.Calcul des debits de conduites et la charge au point de raccordement
II.6.2.Calcul des diamétres de conduites avec débit imposé
Chapitre III : Développement du logiciel AFC
III.1. Introduction
III.2. Langage Et Environnement
III-3- Presentation du Logiciel AFC
Chapitre IV : Application sur AFC IV-1
Introduction
IV-2 -1- Calcul des pertes de charges
IV-2 -2- Calcul la ligne piezométrique
IV-2 -3- Calcul des diamétres de conduites,debits connues
IV-2 -4- Calcul de la charge au point de raccordement et les débits dans les conduites
IV-2 -5- Calcul de lacaracteristique d’une pompe
IV-2-9 Calcul du point de fonctionnement de pompe
CONCLUSION GENERALE