Pertes de charge et frottements dans une conduite

Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique

À retenir

• La viscosité freine l'écoulement (dissipation d'énergie). • Les pertes de charge abaissent la pression dans la canalisation par rapport au modèle de Bernoulli (fluide parfait). • Deux familles : pertes régulières (conduite droite) et pertes singulières (obstacles, coudes).

Le cours

1. Fluides réels et viscosité Dans un fluide réel, les frottements internes (viscosité) et les frottements contre les parois entraînent une dissipation de l'énergie mécanique sous forme de chaleur. 2. Pertes de charge Cette perte d'énergie se traduit par une chute de la pression dans le sens de l'écoulement. On distingue : Les pertes de charge régulières : dues à la longueur et la rugosité de la conduite droite. Les pertes de charge singulières : dues aux variations de géométrie (coudes, vannes, rétrécissements). Le théorème de Bernoulli généralisé s'écrit alors : P_1 + g z_1 + 1/2 v_1^2 = P_2 + g z_2 + 1/2 v_2^2 + P_f où P_f représente les pertes de charge (en Pa). 3. Ce qui augmente les pertes de charge Les pertes régulières sont proportionnelles à la longueur de conduite et augmentent quand le diamètre diminue, quand la paroi est rugueuse et quand la vitesse augmente. On les donne souvent par mètre de conduite : P = j L, avec j la perte de charge linéique en Pa/m. Puissance perdue à cause des frottements : P_pertes = P_f Q_v. Mini-exemple : 0,3 bar de pertes pour 2 L/s donnent 30\,000 0,002 = 60 W dissipés en chaleur.

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