À quoi sert ce calculateur
Cet outil estime le débit d'air volumique traversant une conduite circulaire ou un orifice lorsque vous connaissez la différence de pression de part et d'autre ainsi que le diamètre de la conduite. Il s'appuie sur l'équation de l'énergie de Bernoulli pour convertir une perte de charge mesurée en vitesse d'air, puis multiplie cette vitesse par la surface de la section et par un coefficient de débit afin d'obtenir le débit. Les résultats sont fournis en mètres cubes par seconde, par minute, par heure, ainsi qu'en CFM.
La formule expliquée
La relation de base découle du théorème de Bernoulli, qui relie la pression à l'énergie cinétique de l'air en mouvement :
$$v = \sqrt{\frac{2 \Delta P}{\rho}}$$où \(v\) = vitesse en m/s, \(\Delta P\) = différence de pression en pascals, et \(\rho\) = masse volumique de l'air en kg/m³ (environ 1,225 au niveau de la mer, à 15 °C). Une fois la vitesse connue, le débit s'écrit :
$$Q = C_d \cdot A \cdot v = C_d \cdot \frac{\pi d^2}{4} \cdot v$$Ici, \(A\) = surface de la conduite, \(d\) = diamètre intérieur, et \(C_d\) = coefficient de débit (généralement compris entre 0,6 et 0,98 selon la géométrie).
Comment l'utiliser
Saisissez le diamètre de la conduite en choisissant son unité, la différence de pression en pascals, la masse volumique de l'air et un coefficient de débit. Le calculateur convertit le diamètre en mètres, calcule la surface, détermine la vitesse et renvoie le débit.
Exemple concret
Pour une conduite de 100 mm avec \(\Delta P = 50\,\text{Pa}\), \(\rho = 1.225\) et \(C_d = 0.98\) :
$$v = \sqrt{\frac{2 \times 50}{1.225}} = 9.035\,\text{m/s}$$$$A = \frac{\pi (0.1)^2}{4} = 0.007854\,\text{m}^2$$$$Q = 0.98 \times 0.007854 \times 9.035 = 0.06954\,\text{m}^3/\text{s}$$
Coefficients de décharge pour les géométries communes
Le coefficient de décharge \(C_d\) rend compte des pertes d'énergie et de la contraction du flux (vena contracta) qui font que le flux réel reste inférieur à la prédiction idéale de Bernoulli. C'est le rapport entre le flux réel et le flux théorique, et il est toujours \(\le 1\). Le choix de la bonne valeur pour votre géométrie est la plus grande source de précision dans ce calcul.
| Géométrie | \(C_d\) typique | Remarques |
|---|---|---|
| Orifice à arête vive | 0,60 – 0,62 | Contraction forte du flux ; la valeur standard ~0,61 est largement utilisée pour les orifices à plaque mince. |
| Entrée de tube court / conduit | 0,80 – 0,82 | Le flux réattaché en aval de la contraction récupère une partie de la pression. |
| Tuyère de mesure (ISA 1932) | ~0,96 | Le profil de convergence lisse réduit considérablement les pertes. |
| Tuyère Venturi | 0,95 – 0,98 | Contraction progressive et diffuseur ; perte de pression permanente faible. |
| Tuyère à embouchure arrondie / cloche | 0,97 – 0,99 | Quasi-idéale ; contraction minimale, utilisée comme étalon de flux. |
En cas de doute pour une entrée de tuyauterie ou de conduit lisse, \(C_d \approx 0,97\text{–}0,98\) est une valeur par défaut raisonnable ; pour un trou pointu dans une plaque, utilisez \(C_d \approx 0,61\).
FAQ
Quel coefficient de débit choisir ? Une tuyère lisse et bien profilée se situe autour de 0,97–0,99, tandis qu'un orifice à arêtes vives est plus proche de 0,6. En cas de doute, utilisez 0,98 pour une conduite.
Quelle masse volumique de l'air saisir ? 1,225 kg/m³ correspond à l'air standard au niveau de la mer, à 15 °C. Utilisez une valeur plus faible pour de l'air chaud ou en altitude.
Cela ne vaut-il que pour un écoulement incompressible ? La forme de Bernoulli employée ici suppose un écoulement à faible vitesse et incompressible, ce qui reste précis pour les pressions de ventilation courantes, bien en deçà de la vitesse du son.
