Il y a plusieurs raisons pour lesquelles vous pourriez vouloir installer un dispositif restrictif ou un orifice dans un système de tuyauterie.

• Pour créer une fausse tête pour une pompe centrifuge, vous permettant de faire fonctionner la pompe près de son BEP.
• Pour augmenter la pression de conduite.
• Pour diminuer le débit à travers une ligne.
• Pour augmenter la vitesse du fluide dans une ligne.

L’équation de l’écoulement à travers un orifice est simple à comprendre. Seules les unités sont quelque peu gênantes.

Q = AV

Q = Le débit en pieds cubes par seconde (ft3/sec).

A = La surface de l’orifice en pieds carrés (pi2).

V = La vitesse du liquide en pieds par seconde (ft/sec).

L’expérience montre que le débit réel est très différent de celui calculé en raison des formes différentes des différents orifices. Regardez les diagrammes suivants et vous verrez certaines de ces formes populaires. Chacun a reçu une valeur « K ».

Nous allons entrer cette valeur « K » dans notre équation et la nouvelle équation devient:

Q = AVK

Pour rendre l’équation plus facile à gérer, nous pouvons exprimer la vitesse « V » comme suit:

• g = 32,2 pi/sec2
• h = Tête en travers de l’orifice. Si le côté aval de l’orifice est mis sous pression, utiliser la tête différentielle à travers l’orifice.

Si vous ne savez pas comment convertir la pression en tête, utilisez cette formule:

Il serait également logique de convertir certains termes de notre équation en termes plus pratiques à utiliser. À titre d’exemple:

•  » Q » peut être converti de pieds cubes par seconde en gallons par minute:
  • 1 pi3 / sec = 448,8 gpm.
•  » A « La superficie en pieds carrés peut être convertie en pouces carrés:
  • 1 pi2 = 144 pouces carrés

Mettre tout cela ensemble nous donne une nouvelle formule qui ressemble à ceci:

Branchons quelques chiffres et calculons un débit à travers un orifice typique.

Donné:

• h = 20 pieds
• A = 0,049 pouces carrés
• K = 0.62

Q = 25 x 0,049 x 0,62 x 4,47 ou

Q = 3,40 gallons par minute

Si nous voulons résoudre pour la zone de l’orifice:

Si vous n’êtes pas à l’aise de travailler avec la zone de l’orifice en pouces carrés, vous pouvez utiliser le diamètre à la place. Utilisez l’équation suivante:

Insérer le 0.049 pouces carrés que nous avons calculés à partir de la formule précédente que nous obtenons

ou 1/4 de pouce

Nous avons rendu notre formule plus conviviale en remplaçant certaines conversions et maintenant nous pouvons faire nos calculs en gallons par minute et en pouces carrés, mais les formules seraient meilleures si nous pouvions mesurer le diamètre de l’orifice plutôt que la zone de l’orifice

Je vous ai fait passer cet exercice pour vous montrer comment les formules que nous utilisons dans ces documents sont dérivées. Nous réécrirons à nouveau les formules de débit et de diamètre d’orifice et peut-être que cette fois-ci, elles seront assez simples à utiliser pour tout le monde. Nous allons commencer par la formule d’écoulement, puis fixer la formule d’orifice:

La formule de calcul du diamètre de l’orifice devient:

Voyons si les formules fonctionnent toujours. Voici les chiffres:

• d = .250 ou 1/4 de pouce
• K = 0,620
• Q = 3.4 gallons par minute
• h = 20 pieds

Nous allons commencer par résoudre pour le débit (Q)

Eh bien, cela a fonctionné, essayons maintenant pour la taille de l’orifice:

Tous ces chiffres ci-dessus ont été générés en supposant que vous déplaciez de l’eau à travers l’orifice. Si vous faites des calculs pour un liquide autre que l’eau, vous devrez tenir compte de la viscosité de ce liquide par rapport à l’eau.

Nous avons également émis l’hypothèse que le diamètre de l’orifice ne dépasse pas 30% du diamètre du tuyau. Il existe une autre formule que nous utilisons pour un orifice moins restrictif.

Chaque fois que le rapport entre le diamètre de l’orifice et le diamètre du tuyau est supérieur à 30%

(0.30) vous devez modifier la formule. Le modificateur (M) ressemble à ceci:

• d1 = diamètre de l’orifice
• d2 = diamètre du tuyau

Lorsque vous utilisez le modificateur, les formules ressemblent à ceci:

Nous allons maintenant voir ce qui se passe lorsqu’un orifice de 0,250 pouce (1/4) est placé dans une section transversale 0 plus petite.tuyau de 500 pouces (1/2), en supposant que les autres nombres restent les mêmes:

Cela signifie que vous devrez multiplier par 1,03 pour que les 3,46 gpm que nous avons obtenus dans le dernier calcul deviennent 3,56 gpm.

Quelle est la précision de ces nombres prédits? Chaque fois que vous effectuez un calcul en utilisant le flux dans le cadre de l’équation, vous rencontrerez certaines variables qui affecteront vos résultats:

• La rugosité de la tuyauterie à l’intérieur des murs affecte les pertes de frottement.
• Le matériau de tuyauterie et les tolérances d’épaisseur de paroi admissibles.
• Accumulation de solides à l’intérieur de la tuyauterie. Le calcium dans les applications d’eau et le coke dans les applications d’huile chaude sont typiques. Une température plus élevée accélère généralement l’accumulation de solides.