Perte de charge linéaire d’un conduit d’eau

Utilisation

Straight Pipe 
from ThermodynamicCycles.Hydraulic import StraightPipe
from ThermodynamicCycles.Source import Source
from ThermodynamicCycles.Sink import Sink
from ThermodynamicCycles.Connect import Fluid_connect

# Source
SOURCE = Source.Object()
SOURCE.fluid = "water"
SOURCE.Ti_degC = 25
SOURCE.Pi_bar = 2
SOURCE.F_m3h = 8
SOURCE.calculate()

# Tuyau droit
STRAIGHT_PIPE = StraightPipe.Object()
STRAIGHT_PIPE.d_hyd = 0.050
STRAIGHT_PIPE.L = 500
STRAIGHT_PIPE.K = 0.00002
Fluid_connect(STRAIGHT_PIPE.Inlet, SOURCE.Outlet)
STRAIGHT_PIPE.calculate()

# Puits
SINK = Sink.Object()
Fluid_connect(SINK.Inlet, STRAIGHT_PIPE.Outlet)
SINK.calculate()

# Affichage
print(SOURCE.df)
print(STRAIGHT_PIPE.df)
print(SINK.df)

# Tracer la courbe de réseau avec le point de fonctionnement
STRAIGHT_PIPE.Plot()

Source :

  • Fluide : water

  • T_entrée : 25°C

  • P_entrée : 2 bar (200000 Pa)

  • Débit : 8 m³/h = 2.216 kg/s

StraightPipe :

  • Diamètre hydraulique : 0.050 m

  • Longueur : 500 m

  • Rugosité : 0.00002 m

  • Section : 0.002 m²

  • Vitesse : 1.132 m/s

  • Reynolds : 63397 (turbulent)

  • Perte de pression : 136627 Pa (1.37 bar)

Sink :

  • P_sortie : 63373 Pa (0.63 bar)

  • Densité : 997.2 kg/m³

  • Qualité fluide : liquide

Courbe de réseau :

Courbe de réseau du tuyau droit

Paramètres possibles

Source.Object() :

  • fluid : Nom du fluide (ex: « water », « air », voir CoolProp)

  • Ti_degC : Température d’entrée [°C]

  • Pi_bar : Pression d’entrée [bar]

  • Débits possibles :

    • F_m3h : Débit volumique [m³/h]

    • F_m3s : Débit volumique [m³/s]

    • F_Sm3h : Débit volumique standard [Sm³/h]

    • F_Sm3s : Débit volumique standard [Sm³/s]

    • F_kgh : Débit massique [kg/h]

    • F : Débit massique [kg/s]

StraightPipe.Object() :

  • d_hyd : Diamètre hydraulique [m]

  • L : Longueur du tuyau [m]

  • K : Rugosité absolue [m]

    • Acier commercial : 0.000045 m

    • Acier galvanisé : 0.00015 m

    • Fonte : 0.00026 m

    • PVC/Plastique : 0.0000015 m

    • Cuivre : 0.0000015 m

  • alpha : Angle d’inclinaison [rad] (optionnel, défaut: 0)

  • Inlet : Connecté via Fluid_connect()

Sink.Object() :

  • Inlet : Connecté via Fluid_connect()

  • Calcule automatiquement les propriétés de sortie

Explication du modèle

Ce modèle calcule la perte de charge (perte de pression) due aux frottements dans un tuyau droit cylindrique.

Équations utilisées :

  1. Nombre de Reynolds :

    \[Re = \frac{\rho \cdot V \cdot d_{hyd}}{\mu}\]

  2. Facteur de friction (Colebrook-White pour écoulement turbulent) :

    \[\frac{1}{\sqrt{f}} = -2 \log_{10}\left(\frac{K/d_{hyd}}{3.7} + \frac{2.51}{Re\sqrt{f}}\right)\]

  3. Perte de pression (Darcy-Weisbach) :

    \[\Delta P = f \cdot \frac{L}{d_{hyd}} \cdot \frac{\rho \cdot V^2}{2}\]

Types d’écoulement :

  • Laminaire (Re < 2300) : f = 64/Re

  • Turbulent (Re > 4000) : Équation de Colebrook-White

  • Transition (2300 < Re < 4000) : Zone instable

Le modèle prend en compte :

  • Les propriétés thermodynamiques du fluide via CoolProp

  • La rugosité de la paroi interne du tuyau

  • La géométrie (diamètre, longueur)

  • L’effet de l’inclinaison (optionnel)