Perte de tête mineure – Pertes locales
Dans l’industrie, tout système de tuyauterie contient différents éléments technologiques tels que des coudes, des raccords, des vannes ou des canaux chauffants . Ces composants supplémentaires augmentent la perte de charge globale du système. Ces pertes sont généralement appelées pertes mineures , bien qu’elles représentent souvent une part importante de la perte de charge . Pour les systèmes de tuyaux relativement courts, avec un nombre relativement important de coudes et de raccords, les pertes mineures peuvent facilement dépasser les pertes majeures (en particulier avec une vanne partiellement fermée qui peut provoquer une perte de pression plus importante qu’un long tuyau, en fait quand une vanne est fermée ou presque fermée, la perte mineure est infinie).
Les pertes mineures sont généralement mesurées expérimentalement. Les données, en particulier pour les vannes, dépendent quelque peu de la conception particulière du fabricant.
Tout comme le frottement des tuyaux, les pertes mineures sont à peu près proportionnelles au carré du débit et peuvent donc être facilement intégrées dans l’ équation de Darcy-Weisbach . K est la somme de tous les coefficients de perte dans la longueur du tuyau, chacun contribuant à la perte de charge globale.
Il existe plusieurs méthodes pour calculer la perte de charge des raccords, des coudes et des coudes. Dans la section suivante, ces méthodes sont résumées dans l’ordre du plus simple au plus sophistiqué.
Coefficient de perte de pression – PLC
Parfois, les ingénieurs utilisent le coefficient de perte de pression , PLC . Il est noté K ou ξ (prononcé «xi»). Ce coefficient caractérise la perte de charge d’un certain système hydraulique ou d’une partie d’un système hydraulique. Il peut être facilement mesuré dans les boucles hydrauliques. Le coefficient de perte de charge peut être défini ou mesuré pour les deux tuyaux droits et en particulier pour les pertes locales (mineures) .
Sommaire:
- La perte de charge du système hydraulique est divisée en deux catégories principales :
- Perte de charge importante – due au frottement dans des tuyaux droits
- Perte de charge mineure – due à des composants comme des valves, des coudes…
- Une forme spéciale de l’équation de Darcy peut être utilisée pour calculer les pertes mineures .
- Les pertes mineures sont à peu près proportionnelle à la place du débit et par conséquent , ils peuvent être intégrés facilement dans l’équation de Darcy-Weisbach par coefficient de résistance K .
- En tant que perte de pression locale, l’accélération du fluide dans un canal chauffé peut également être envisagée.
Il existe les méthodes suivantes:
- Méthode de longueur équivalente
- Méthode K (méthode du coefficient de résistance)
- Méthode 2K
- Méthode 3K
Pourquoi la perte de tête est très importante?
Comme on peut le voir sur la photo, la perte de charge est une caractéristique clé de tout système hydraulique. Dans les systèmes dans lesquels un certain débit doit être maintenu (par exemple pour assurer un refroidissement ou un transfert de chaleur suffisant à partir d’un cœur de réacteur ), l’équilibre de la perte de charge et de la tête ajoutée par une pompe détermine le débit à travers le système.
Chute de pression – assemblage de carburant
En général, la chute de pression totale de l’assemblage combustible est formée par la chute de friction du faisceau de combustible (en fonction de la rugosité relative des crayons combustibles, du nombre de reynolds , du diamètre hydraulique , etc.) et d’autres chutes de pression des éléments structurels (buse supérieure et inférieure, grilles d’espacement ou grilles de mélange ).
En général, il n’est pas si simple de calculer les chutes de pression dans les assemblages combustibles (en particulier les grilles d’espacement) et il appartient au savoir-faire clé de certains fabricants de carburants. La plupart du temps, les chutes de pression sont mesurées dans des boucles hydrauliques expérimentales , plutôt que calculées.
Les ingénieurs utilisent le coefficient de perte de pression , PLC . Il est noté K ou ξ (prononcé «xi»). Ce coefficient caractérise la perte de charge d’un certain système hydraulique ou d’une partie d’un système hydraulique. Il peut être facilement mesuré dans les boucles hydrauliques. Le coefficient de perte de charge peut être défini ou mesuré pour les deux tuyaux droits et en particulier pour les pertes locales (mineures) .
En utilisant les données de l’exemple mentionné ci-dessus, le coefficient de perte de pression (seulement le frottement du tuyau droit) est égal à ξ = f D L / D H = 4,9 . Mais le coefficient global de perte de pression (y compris les grilles d’espacement, les buses supérieure et inférieure, etc.) est généralement environ trois fois plus élevé. Cet automate ( ξ = 4,9 ) provoque que la chute de pression est de l’ordre de ( en utilisant les entrées précédentes) Dp friction = 4,9 x 714 x 5 2 /2 = 43,7 kPa (sans grilles, embouts supérieur et inférieur d’ espacement). Un PLC réel environ trois fois plus élevé signifie un carburant Δp environ trois fois plus élevé .
La perte de charge globale du réacteur, réacteur Δp , doit comprendre:
- descente et fond de réacteur
- plaque de support inférieure
- assemblage de combustible comprenant des grilles d’espacement, des buses supérieure et inférieure et d’autres composants structurels – Δp fuel
- ensemble de structure de guidage supérieur
En conséquence, la perte de charge globale du réacteur – réacteur Δp est généralement de l’ordre de centaines de kPa (disons 300 – 400 kPa) pour les paramètres de conception.
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