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Lois de l’air comprimé

Loi fondamentale, débit d’air, pertes de charge, performances de pertes de charge

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Loi fondamentale

La loi de Mariotte et Gay-Lussac est la loi la plus significative dans le domaine de la pneumatique industrielle :

P.V = a.T
P : pression absolue (Pa)
V : volume (m3)
T : température absolue (K)
a : constante

Cette relation est utilisée par le compresseur : un volume d'air constant est aspiré dans les chambres du compresseur dont le volume diminue. Cette diminution de volume engendre l'augmentation de la pression et de la température de l'air absorbé.

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Calcul du débit d’air

Le débit est la quantité d'air comprimé traversant une section donnée par unité de temps.

Q = A1.V1 = A2.V2

Q : débit (m3/s)
A : section de passage (m²)
V : vitesse (m/s)


L'unité SI du débit est le mètre cube / seconde (m3/s), mais on utilise plus généralement les l/s, m3/h ou les cfm. Le débit est fonction de nombreux facteurs, notamment de la pression de l'air, du matériau, de la longueur et du diamètre intérieur du tube qui véhicule l'air comprimé.

 

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Calcul de pertes de charge

Quand un fluide s'écoule dans un tube rectiligne, l'écoulement peut se faire suivant deux régimes : le régime laminaire ou le régime turbulent, suivant la valeur du nombre de Reynolds R.

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L'air comprimé dans les réseaux est soumis au régime turbulent

Ces turbulences engendrent des frottements qui font résistance à la circulation de l'air comprimé dans les tubes. De plus, les parois intérieures des tubes ont une certaine rugosité.

Ces facteurs associés à un débit important engendrent des pertes de charge: c'est la chute de pression engendrée par les frottements dus à la mise en mouvement d'un fluide dans un tube.

Elles sont souvent notées Dp et sont exprimées en bar.

 

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Performances de pertes de charge pour un débit défini

Valeurs pour un mètre de réseau (tubes aluminium, composants à connexion instantanée et brides à col de cygne intégré).

Pour convertir des Nm3/h en CFM, utiliser le coefficient  0.588
Pour convertir des CFM en Nm3/h, utiliser le coefficient  1.7

BON A SAVOIR :
le débit représente la quantité d'air comprimé qui s'écoule au travers d'une section par unité de temps. 

NB : Le débit représente la quantité d’air comprimé qui s’écoule au travers d’une section par unité de temps.

Nomogramme avec des valeurs en Cfm et PSI\ft

Exemple: débit de 100 Nm3/h pour un diamètre de 25 mm.
Une pression de 8 bar donne un D p/m = 0.003.
Donc, si votre réseau mesure 30 mètres,
D p = 0.003 x 30 = 0.09 bar et inversement.