Dernière mise à jour le: 30 Oct 2024

Calculateur de débit de tuyau

Q: Le débit varie-t-il en fonction du diamètre du tuyau ?

Oui , car le débit est directement lié à la section transversale du tuyau. Lorsque la section augmente (ce qui se produit lorsque le diamètre du tuyau augmente), le débit augmente également. De même, lorsque le diamètre diminue, le débit diminue.

Q: Comment calculer le débit volumique dans un tuyau ?

Vous multipliez la vitesse du liquide qui s'écoule dans le tuyau par l' aire de la section transversale du tuyau.

Créé par Bogna Szyk

Revu par Dominik Czernia, Docteur·e

Dominik Czernia

PhD, Institute of Nuclear Physics PAN

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Physicist at the Institute of Nuclear Physics in Kraków interested in magnetism and always ready to explain everything to everyone in simple terms. He is currently working on adding more scientific papers to his collection, accompanied by his son and another baby on its way. A perfectionist with an acute eye for detail, he has a unit converter in his brain and uses it to compare prices at the supermarket. Loves peace and quiet, especially during hiking. See full profile

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et Jack Bowater

Traduit par Claudia Herambourg

Claudia Herambourg

Claudia holds a bachelor’s degree in Literature and Mathematics from University College Cork, Ireland. Passionate by both words and numbers, she has never been able to pick a side. To nurture this quest to break the traditional disciplinary boundaries, Claudia obtained a certificate in data science. She believes in combining creative practice and data skills to comprehend and analyze existing stories and develop new narratives. After a long day, she either goes for a run or picks up her paintbrushes and canvas. See full profile

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et Ewa Lis

Ewa Lis

Ewa holds a master’s degree in Applied Linguistics (English and French) from the University of Warsaw and a master’s degree in Finance and Accounting (Corporate Finance) from the Warsaw School of Economics. Completed Grande Ecole Master 2 programme in Controlling, Governance, and Risk Management at ESC Toulouse and has worked as a finance professional ever since. CIMA associate with over 10 years experience in international companies (real estate, banking, FMCG, Big4). In her free time, Ewa enjoys swimming, cycling, and running with the sports association TRICLUB. See full profile

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Sommaire

Qu'est-ce que l'écoulement gravitaire de l'eau ?Équation de Hazen-Williams Exemple : vitesse d'écoulement de l'eau dans un tuyau FAQ

Utilisez ce calculateur de débit de tuyau pour analyser les propriétés de l'eau s'écoulant dans un système alimenté par gravité. Il vous suffit de connaître le diamètre du tuyau, le matériau dont il est constitué, sa longueur et la dénivellation. Nous appliquons ensuite l'équation de Hazen-Williams pour vous, ce qui permet de calculer la vitesse et le débit qui en résultent. Cela vous intéresse ? Lisez la suite pour découvrir les formules que nous utilisons et pour voir un exemple de calcul facile à suivre.

Nous vous conseillons également de consulter le calculateur de débit d'orifice 🇺🇸 pour voir un autre type d'écoulement de liquide !

Qu'est-ce que l'écoulement gravitaire de l'eau ?

L'écoulement gravitaire de l'eau est le mouvement de l'eau dans un tuyau sous l'effet de la gravité. Il se produit lorsque la source d'eau (en amont) est située à un niveau plus élevé que le point de rejet. L'eau ne nécessite aucune énergie extérieure, telle qu'une pompe, pour se déplacer.

Notre calculateur de débit de tuyau prend en compte le cas particulier de l'écoulement gravitaire, où l'eau s'écoule dans un tuyau fermé. La vitesse de l'écoulement est influencée par plusieurs facteurs, notamment l'inclinaison du tuyau, son diamètre et son matériau. La rugosité du tuyau provoque des frottements avec l'eau, ce qui diminue la vitesse de l'écoulement. Dans le calculateur de coefficient de décharge 🇺🇸, nous avons décrit la mesure relative aux débits théoriques et réels. N'hésitez pas à y jeter un coup d'œil si cela vous intéresse !

Équation de Hazen-Williams

L'équation de Hazen-Williams est une formule empirique qui décrit la vitesse de l'eau dans un écoulement gravitaire. Rappelez-vous que l'équation de Hazen-Williams n'est valable que pour l'eau, l'appliquer à tout autre fluide vous donnera des résultats inexacts. Elle ne prend pas non plus en compte la température de l'eau et n'est précise que pour une fourchette entre 4 et 25 °C (40 et 75 °F).

Vous pouvez écrire cette formule comme suit :

v = \mathrm{k} \times C \times R^{0,63} \times S^{0,54}

où :

$v$ – vitesse de l'eau s'écoulant dans le tuyau (en m/s pour le système métrique et en ft/s pour le système impérial)
$C$ – coefficient de rugosité
$R$ – rayon hydraulique (en mètres ou en pieds selon le système d'unités)

Consultez le calculateur de rayon hydraulique 🇺🇸 pour en savoir plus !

$S$ – pente de la ligne d'énergie (perte de charge par frottement en fonction de la longueur de tuyau)

Elle est sans unité, mais parfois exprimée en m/m.

$\mathrm{k}$ – facteur de conversion dépendant du système d'unités $( \mathrm{k} = 0,\!849$ pour le système métrique et $\mathrm{k} = 1,\!318$ pour le système impérial)

Vous n'avez pas besoin de connaître les valeurs de $C$ , $R$ , ou $S$ pour utiliser notre calculateur de débit de tuyaux. Nous les calculons pour vous !

Le coefficient de rugosité $C$ dépend du matériau du tuyau. Vous pouvez choisir le matériau dans la liste déroulante ou saisir manuellement la valeur de $C$ si vous savez quel est le coefficient de rugosité de votre système d'écoulement. Nous utilisons les valeurs suivantes :

Matériau	Coefficient de rugosité
Fonte	100
Béton	110
Cuivre	140
Plastique	150
Acier	120

Le rayon hydraulique, $R$ , est la proportion entre l'aire et le périmètre de votre tuyau. Si le tuyau est circulaire, vous le trouverez selon l'équation suivante :

R = \frac{A}{P} = \frac{\pi r^2}{2 \pi r} = \frac{r}{2} = \frac{d}{4}

où :

$r$ – rayon du tuyau
$d$ – diamètre du tuyau

En cochant la case Afficher d'autres variables calculées de ce calculateur de débit de tuyaux, vous pouvez visualiser et modifier tous ces paramètres (aire, périmètre, rayon hydraulique).

Pour calculer la pente $S$ , vous devez diviser la longueur du tuyau par la dénivellation (différence de hauteur entre les points de départ et d'arrivée). N'oubliez pas que si la pente du tuyau n'est pas constante, mais varie, la vitesse réelle d'écoulement de l'eau sera différente du résultat obtenu.

Comme vous connaissez la vitesse d'écoulement par gravité, vous pouvez également trouver le débit, $Q$ , en multipliant la surface de la section transversale du tuyau par la vitesse d'écoulement :

Q = A \times v

Assurez-vous d'utiliser notre calculateur de débit pour convertir le débit volumique (ou volumétrique) en débit massique.

Exemple : vitesse d'écoulement de l'eau dans un tuyau

Utilisons le calculateur de débit pour déterminer la vitesse et le débit d'un tuyau en plastique de 0,15 m de diamètre. Le tuyau mesure 3,5 m de long, et la différence de hauteur entre le début et la fin du tuyau est égale à 1 m.

Divisez le diamètre par 2 pour trouver le rayon du tuyau.

\small \quad r = \frac{d}{2} = \frac{0,\!15}{2} = 0,\!075 \ \mathrm{ m}

Trouvez l'aire de la section transversale du tuyau.

\small \ \quad A = \pi r^2 = \pi \times 0,\!075^2 \approx 0,\!017 67 \ \mathrm{m^2}

Déterminez le périmètre du tuyau.

\small \quad P = 2\pi r = 2 \pi \times 0,\!075 \approx 0,\!471 \ \mathrm{ m}

Divisez l'aire par le périmètre pour trouver le rayon hydraulique du tuyau.

\small \quad R = \frac{A}{P} = \frac{ 0,\!017\,67}{0,\!471} \approx 0,\!037\,5 \ \mathrm{m}

Choisissez « Plastique » dans la liste déroulante et notez son coefficient de rugosité.

\small \quad C = 150

Divisez la dénivellation par la longueur du tuyau pour calculer la pente.

\small \quad S = \frac{y}{L} = \frac{1}{3,\!5} \approx 0,\!2857

Utilisez l'équation de Hazen-Williams pour trouver la vitesse de l'écoulement gravitaire.

\footnotesize \begin{align*} \quad v &= 0,\! 849 \times C \times R^{0,63} \times S^{0,54} \\[8pt] &= 0,\! 849 \times 150 \times 0,\!037\,5^{0,63} \times 0,\!2857^{0,54} \\[8pt] & \approx 8,\!18 \ \rm{m \!\cdot\! s^{-1}} \end{align*}

Multipliez cette valeur par la section transversale du tuyau pour obtenir le débit :

\small \begin{align*} \quad Q &= A \times v = 0,\!017 67 \times 8,\!18 \\[8pt] &\approx 0,\!1446 \ \rm{m^3 \!\!\cdot\! s^{-1}} \end{align*}

Le tour est joué ! Vous venez de trouver la vitesse et le débit d'un écoulement par gravité. Savez-vous que nous avons aussi un calculateur de volume de tuyau ? Il s'agit d'un autre outil qui prend en compte les liquides s'écoulant dans les canalisations.

FAQ

Comment calculer le débit dans un tuyau alimenté par gravité ?

Utilisez d'abord l'équation de Hazen-Williams pour trouver la vitesse du fluide : v = k × C × R^0,63 × S^0,54. Dans cette équation, k est soit 0,849 pour les unités métriques, soit 1,318 pour les unités impériales, C est le coefficient de rugosité du matériau du tuyau, R est le rayon hydraulique (aire de la section divisée par le périmètre), et S est la pente de la conduite.

Vous pouvez ensuite calculer le volume qui s'écoule dans le tuyau par seconde en multipliant v par l'aire de la section transversale du tuyau.

Le débit varie-t-il en fonction du diamètre du tuyau ?

Oui, car le débit est directement lié à la section transversale du tuyau. Lorsque la section augmente (ce qui se produit lorsque le diamètre du tuyau augmente), le débit augmente également. De même, lorsque le diamètre diminue, le débit diminue.

Comment calculer le débit volumique dans un tuyau ?

Vous multipliez la vitesse du liquide qui s'écoule dans le tuyau par l'aire de la section transversale du tuyau.

Quel est le coefficient de rugosité d'un tuyau en plastique ?

Le coefficient de rugosité d'un tuyau en plastique typique est de 150. Plus le coefficient de rugosité est élevé, plus l'écoulement par gravité dans un tuyau sera rapide.