Comment concevoir un tuyau pour transférer des fluides

Comment concevoir un tuyau pour transférer des fluides ?

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  • Mécanique des fluides en 20 fiches - 2e éd.
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Les tuyaux sont utilisés pour transporter les fluides tels que l’eau, la vapeur, les gaz, le pétrole et les produits chimiques. Ces tuyaux peuvent donc subir une pression interne pour certaines applications et pour d’autres non. Beaucoup d’entre nous se sont interrogés sur les tuyaux que l’on voit pour transporter les fluides qui vont résister ou non à la pression exercée par le fluide. Oui, ces tuyaux sont conçus de manière à pouvoir transporter le fluide sans aucune défaillance. Dans cet article, nous allons apprendre à concevoir un tuyau pour résister à la pression du fluide.

Dans l’article précédent, nous avons discuté des formules pour les contraintes dans les cylindres épais et les cylindres minces. Sur la base des concepts d’un cylindre mince, nous allons concevoir un tuyau pour transporter un fluide sous pression.

Pour concevoir un tuyau, nous avons besoin de deux paramètres principaux.

  1. Diamètre intérieur du tuyau
  2. Épaisseur de paroi du tuyau

Diamètre intérieur du tuyau

Diamètre intérieur du tuyau

Pour calculer le diamètre intérieur du tuyau, nous devons connaître la quantité de fluide transférée.

Laisse nous dire v est la vitesse du fluide s’écoulant par minute, et Q est la quantité de fluide transporté par minute.

Tandis que le est le diamètre intérieur du tuyau.

On sait que la quantité de fluide s’écoulant par minute(Q) est = Aire×Vitesse

Q = (π/4)×2 × v

À partir de là, nous pouvons écrire le diamètre intérieur du tuyau () = 1,13 ??(Q/v)

A partir de cette équation, nous pouvons évaluer le diamètre intérieur du tuyau requis pour la quantité donnée de fluide à transférer.

Épaisseur de paroi du tuyau

L’épaisseur de paroi du tuyau est le deuxième paramètre le plus important dans la conception d’un tuyau pour le transport de fluide. A partir de l’équation ci-dessus, on obtient le diamètre intérieur du tuyau en fonction de la quantité de fluide à transférer.

L’épaisseur du mur (t) afin de résister à la pression interne exercée par le fluide peut être dérivée à l’aide d’une formule cylindrique mince ou cylindrique épaisse que nous avons discutée précédemment.

La formule cylindrique mince peut être appliquée à la conception de tuyaux lorsque

  1. La contrainte à travers la section du tuyau est uniforme
  2. Le diamètre intérieur du tuyau () est plus de vingt fois son épaisseur de paroi (t), c’est à dire. /t > 20
  3. La contrainte admissible (σt) est plus de six fois la pression à l’intérieur du tuyau (p), c’est à dire ??t /p > 6

Selon la formule cylindrique mince, l’épaisseur de paroi du tuyau est donnée par

Formule d'épaisseur de paroi de tuyau

je = Efficacité du joint longitudinal

Un peu de considération montrera que l’épaisseur de la paroi obtenue par la relation ci-dessus est trop petite. Par conséquent, pour la conception des tuyaux, une certaine constante est ajoutée à la relation ci-dessus. Maintenant, la relation peut être écrite comme

Comment concevoir un tuyau : formule d'épaisseur de tuyau

La valeur de la constante ‘C’, est donnée dans le tableau suivant pour les différents métaux tels que la fonte, l’acier doux, le zinc, le cuivre et le plomb.

Matériel Fonte Acier doux Zinc et Cuivre Mener
Constante (C) en mm 9 3 4 5

Matériaux utilisés pour les tuyaux en fonction de l’application

  • Tuyaux en fonte : L’utilisation de tuyaux en fonte est limitée à des pressions de l’ordre de 0,7 N/mm2 en raison de sa faible résistance aux chocs qui peuvent être créés sous l’action du coup de bélier. Ces tuyaux sont les mieux adaptés aux systèmes d’eau et d’égouts.
  • Tuyaux en fer forgé/acier : Les tuyaux en fer forgé et en acier sont principalement utilisés pour le transport de vapeur, d’air et d’huile.
  • Tuyaux en laiton : dans les petites tailles, trouve une utilisation dans les systèmes de lubrification sous pression sur les moteurs d’entraînement. Ceux-ci sont fabriqués et filetés selon les mêmes normes que les tuyaux en fer forgé et en acier. Les tuyaux en laiton ne sont pas sujets à la corrosion.
  • Tuyaux en acier allié : Les tuyaux utilisés dans l’industrie pétrolière sont généralement des tuyaux sans soudure en acier allié au chrome-molybdène résistant à la chaleur. Ce type de tuyaux peut résister à des pressions supérieures à 4 N/mm2 et à des températures supérieures à 440°C.

Vous voulez résoudre un exemple de problème sur la conception de Pipe ?

Énoncé du problème : un tuyau sans soudure porte 2 400 m3 de vapeur par heure à une pression de 1,4 N/mm2. La vitesse d’écoulement est de 30 m/s. En supposant que la contrainte de traction est de 40 MPa, trouvez le diamètre intérieur du tuyau et son épaisseur de paroi.

Résolvez ce problème et faites-moi savoir les réponses dans la session de commentaires ci-dessous. Je vais vous aider avec les réponses.

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