Le circuit aéraulique simple

La figure 1 présente un conduit d'air simple avec un ventilateur intercalé, qui fournit un débit sous la pression statique suffisante pour équilibrer le système. Les gaines en amont et en aval du ventilateur ont le même diamètre et laissent passer le même débit. La vitesse de passage est donc la même dans les deux branches. 

Figure 1 : Circuit aéraulique simple

 

À l'entrée du conduit, la pression statique est égale à la pression atmosphérique, on la considère égale à 0. Dans ce cas, en amont du ventilateur le système est en dépression. La pression statique diminue dans la conduite jusqu'à ce que l'on atteigne le ventilateur (- 400 Pa). Elle change de signe dans le ventilateur et diminue ensuite dès la sortie du ventilateur pour se retrouver au niveau 0 à la sortie du conduit. La pression dynamique est créée dès le passage dans la hotte d'aspiration et se stabilise dans la première partie du circuit où le flux d'air est ici à une vitesse de 20 m/s, correspondant à une pression dynamique de 240 Pa. Les diamètres du conduit, en amont et en aval du ventilateur, étant échangés, la vitesse de l'air est constante et donc la pression dynamique reste égale à 240 Pa. 

Le circuit aéraulique complexe

Le circuit illustré sur la figure 2 est un peu plus complexe que le précédent car les gaines ont des diamètres différents donc les vitesses de passage changent ainsi que les pressions dynamiques. Comme précédemment, la perte de charge engendrée par les frottements sur les gaines se traduit par un abaissement de la pression statique. En même temps, le flux d'air crée une pression dynamique qui évolue en fonction de sa vitesse, c’est-à-dire inversement à la section des gaines : la pression dynamique baisse lorsque le flux d'air entre dans une zone où la gaine est de diamètre supérieur.

Figure 2 : Circuit aéraulique à vitesse variable

 

On peut retenir, comme règle de base, que la perte de charge d'une gaine ronde augmente :

• de façon proportionnelle à sa longueur ;
• en fonction du carré de la vitesse de passage de l'air.

Exemple Un écoulement dans une gaine lisse de diamètre 350 mm et d'une longueur de 10 m, pour une vitesse d'air de 6 m/s, a un débit de 2100 m3/h et une perte de charge de 20 Pa. Pour la même gaine, un écoulement à une vitesse de 18 m/s (3 fois plus) assurera un débit de 6300 m3/h (3 fois plus), mais une perte de charge de l'ordre de 180 Pa (9 fois plus). Les valeurs de perte de charge du conduit étant liées aux caractéristiques de sa surface intérieure, les fabricants de gaines fournissent généralement des abaques permettant de situer, pour chaque diamètre de gaine, la perte de charge correspondant à une vitesse et/ou un débit donné.